Matlab实验报告武大电气Word文件下载.docx

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v=[10,0,0]'

I=inv（z）*v;

IRB=I（3）-I

（2）;

fprintf（'

thecurrentthroughRis%8.3fAmps\n'

IRB）

ps=I

（1）*10;

fprintf（'

thepowersuppliedby10vsourceis%8.4fwatts\n'

ps）

结果为：

thecurrentthroughRis0.037Amps

thepowersuppliedby10Vsourceis4.7531watts

三、实验内容

1、电阻电路的计算

根据书本15页电路图，求解电阻电路，已知：

R1=2Ω,R2=6Ω,R3=12Ω,R4=8Ω,R5=12Ω,R6=4Ω,R7=2Ω

（1）如果Us=10V,求i3,u4,u7

（2）如果U4=4V,求Us,i3,i7

解答：

（1）使用matlab命令为

Z=[20-120;

-1232-12;

0-1218];

V=[1000];

I=V/Z;

i3=I

（1）-I

（2）;

i3=%8.4fA\n'

i3）

u4=I

（2）*8;

u4=%8.4fV\n'

u4）

u7=I（3）*2;

u7=%8.4fV\n'

u7）

输出结果：

i3=0.3571A

u4=2.8571V

u7=0.4762V

（2）使用matlab命令为：

A=[20-10;

-120-12;

0018];

B=[6;

-16;

6];

C=inv（A）*B;

Us=C

（2）;

Us=%8.4fV\n'

Us）

i3=C

（1）-0.5;

u7=C（3）*2;

Us=14.0000V

i3=0.5000A

u7=0.6667V

2、求解电路里的电压

如图1-4（书本16页），求解V1,V2,V3,V4,V5

使用matlab命令为

Y=[-4.40.125-0.1254.90;

0-0.1250.325-0.20;

-0.10-0.20.55-0.25;

1-12-20;

00001];

I=[050024]'

½

Ú

µ

ã

ç

Ñ

¹

V

（1）,V

（2）,V（3）,V（4）,V（5）Î

ª

:

\n'

V=inv（Y）*I

V=

117.4792

299.7708

193.9375

102.7917

24.0000

3、如图1-5（书本16页），已知R1=R2=R3=4Ω,R4=2Ω,控制常数k1=0.5，k2=4，is=2A，求i1和i2.

Z=[1000;

-416-8-4;

0021;

0-846];

V=[2000]'

I=inv（Z）*V;

i1=I

（2）-I（3）;

i1=%1.0fA\n'

i1）

i2=I（4）;

i2=%1.0fA\n'

i2）

i1=1A

i2=1A

实验二直流电路

（2）

1、加深多戴维南定律，等效变换等的了解

2、进一步了解matlab在直流电路中的作用

二、实验示例

1、戴维南定理

如图所示（图见书本17页2-1）。

分析并使用matlab命令求解为

clear,formatcompact

R1=4;

R2=2;

R3=4;

R4=8;

is1=2;

is2=0.5;

a11=1/R1+1/R4;

a12=-1/R1;

a13=-1/R4;

a21=-1/R1;

a22=1/R1+1/R2+1/R3;

a23=-1/R3;

a31=-1/R4;

a32=-1/R3;

a33=1/R3+1/R4;

A=[a11,a12,a13;

a21,a22,a23;

a31,a32,a33];

B=[1,1,0;

0,0,0;

0,-1,1];

X1=A\B*[is1;

is2;

0];

uoc=X1（3）;

X2=A\B*[0;

0;

1];

Req=X2（3）;

RL=Req;

P=uoc^2*RL/（Req+RL）^2;

RL=0:

10,p=（RL*uoc./（Req+RL））.*uoc./（Req+RL）,

figure

（1）,plot（RL,p）,grid

fork=1:

21

ia（k）=（k-1）*0.1;

X=A\B*[is1;

ia（k）];

u（k）=X（3）;

end

figure

（2）,plot（ia,u,'

x'

）,grid

c=polyfit（ia,u,1）;

%ua=c

（2）*ia=c

（1）,用拟合函数术,c

（1）,c

（2）uoc=c

（1）,Req=c

（2）

RL=

012345678910

p=00.69441.02041.17191.23461.25001.23971.21531.18341.14801.1111

（a）功率随负载的变化曲线

（b）电路对负载的输出特性

1、图见书本19页2-3，当RL从0改变到50kΩ，校验RL为10kΩ的时候的最大功率损耗

R=0:

50000;

U=10;

R1=10000;

P=（R*U./（R1+R））.*U./（R1+R）;

figure

（1）,plot（R,P）,grid;

结果

Maximumpoweroccurat10000.00hms

Maximumpowerdissipationis0.0025Watts

2、在图示电路里（书本20页2-4），当R1取0，2，4，6，10，18，24，42，90和186Ω时，求RL的电压UL,电流IL和RL消耗的功率。

使用matlab命令为：

U=48;

R=6;

Rl=0;

IRl=U/（R+Rl）;

IRl=%8.1fA\n'

IRl）

URl=IRl*Rl;

URl=%8.1fV\n'

URl）

PRl=IRl*URl;

IRl=%8.1fW\n'

PRl）

IRl=8.0A

URl=0.0V

IRl=0.0W

IRl=6.0A

URl=12.0V

IRl=72.0W

IRl=4.8A

URl=19.2V

IRl=92.2W

IRl=4.0A

URl=24.0V

IRl=96.0W

IRl=3.0A

URl=30.0V

IRl=90.0W

IRl=2.0A

URl=36.0V

IRl=1.6A

URl=38.4V

IRl=61.4W

IRl=1.0A

URl=42.0V

IRl=42.0W

IRl=0.5A

URl=45.0V

IRl=22.5W

IRl=0.3A

URl=46.5V

IRl=11.6W

实验三正弦稳态

1学习正弦交流电路的分析方法

2学习matlab复数的运算方法

1、如图3-1（书本21页），已知R=5Ω,ωL=3Ω，1/ωc=2Ω，uc=10∠30°

V,求Ir，Ic，I和UL,Us，并画出其向量图。

使用matlab命令为:

Z1=3*j;

Z2=5;

Z3=-2j;

Uc=10*exp（30j*pi/180）;

Z23=Z2*Z3/（Z2+Z3）;

Z=Z1+Z23;

Ic=Uc/Z3,Ir=Uc/Z2,I=Ic+Ir,U1=I*Z1,Us=I*Z

disp（'

UcIrIcIU1Us'

·

幅值'

）,disp（abs（[Uc,Ir,Ic,I,U1,Us]））

相角'

）,disp（angle（[Uc,Ir,Ic,U1,Us]）*180/pi）

ha=compass（[Uc,Ir,Ic,U1,Us,Uc]）;

set（ha,'

linewidth'

3）

Ic=-2.5000+4.3301i

Ir=1.7321+1.0000i

I=-0.7679+5.3301i

U1=-15.9904-2.3038i

Us=-7.3301+2.6962i

UcIrIcIU1Us

幅值

10.00002.00005.00005.385216.15557.8102

相角

30.000030.0000120.0000-171.8014159.8056

2、正弦稳态电路，戴维南定理

如图3-3（书本22页），已知C1=0.5F,R2=R3=2Ω,L4=1H,Us（t）=10+10cost,is（t）=5

+5cos2t,求b，d两点之间的电压U（t）

w=[eps,1,2];

Us=[];

Is=[5,0,5];

Z1=1./（0.5*w*j）;

Z4=1*w*j;

Z2=[2,2,2];

Z3=[2,2,2];

Uoc=（Z2./（Z1+Z2）-Z4./（Z3+Z4））.*Us;

Zep=Z3.*Z4./（Z3+Z4）+Z1.*Z2./（Z1+Z2）;

U=Is.*Zep+Uoc;

wUmphi'

disp（[w'

abs（U'

）,angle（U'

）*180/pi]）

wUmphi

0.000010.00000

1.00003.1623-18.4349

2.00007.0711-8.1301

由此可以写出U（t）=10=3.1623cos（t-18.4394）+7.0711cos（2t-8.1301）

3、含受控源的电路：

戴维南定理

如图3-4-1（书本23页），设Z1=-j250Ω,Z2=250Ω,Is=2∠0°

求负载Zl获得最大功率时的阻抗值及其吸收的功率。

Z1=-j*250;

Z2=250;

ki=0.5;

Is=2;

a11=1/Z1+1/Z2;

a12=-1/Z2;

a13=0;

a21=-1/Z2;

a22=1/Z2;

a23=-ki;

a31=1/Z1;

a32=0;

a33=-1;

B=[1,0;

0,1;

0,0];

X0=A\B*[Is;

Uoc=X0

（2）,

X1=A\B*[0;

Zep=X1

（2）,Plmax=（abs（Uoc））^2/4/real（Zep）

Uoc=

5.0000e+002-1.0000e+003i

Zep=

5.0000e+002-5.0000e+002i

Plmax=

625

1、如图3-5所示（图见25页），设R1=2Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,jxl=j2，-jxc1=-j3，-jxc2=-j5，Ù

s1=8∠0°

，Ù

s2=6∠0°

s3=8∠0°

s4=15∠0°

，求各支路的电流向量和电压向量。

R1=2;

R2=3;

RL=2*1j;

Rc1=-3*1j;

Rc2=-5*1j;

Us1=8*exp（0j*pi/180）;

Us2=6*exp（0j*pi/180）;

Us3=8*exp（0j*pi/180）;

Us4=15*exp（0j*pi/180）;

a11=RL+R1;

a12=0;

a14=-R1;

a21=0;

a22=-R2-Rc1;

a23=0;

a24=Rc1;

a31=0;

a33=R3+Rc2;

a34=-R3;

a41=R1;

a42=Rc1;

a43=R3;

a44=-R1-Rc1-R3;

A=[a11,a12,a13,a14;

a21,a22,a23,a24;

a31,a32,a33,a34;

a41,a42,a43,a44];

B=[8

6

-7

8];

I=inv（A）*B;

IR1=I

（1）-I（4）;

IR2=I

（2）;

IR3=I（3）-I（4）;

IRc1=I

（2）-I（4）;

IRc2=I（3）;

IRL=I

（1）;

Ua=Us1-I

（1）*RL;

Ub=Us3-R3*IR3;

UaUbIR1IR2IR3IRc1IRc2IRL'

）,disp（abs（[Ua,Ub,IR1,IR2,IR3,IRc1,IRc2,IRL]））

）,disp（angle（[Ua,Ub,IR1,IR2,IR3,IRc1,IRc2,IRL]））

ha=compass（[Ua,Ub,IR1,IR2,IR3,IRc1,IRc2,IRL]）;

ua=3.7232-1.2732i

ub=4.8135+2.1420i

I1=1.2250-2.4982i

I2=-0.7750+1.5018i

I3=0.7750+1.4982i

I1R=1.8616-0.6366i

I1L=-0.6366+2.1384i

I2C=-1.1384+0.3634i

I2R=2.3634+1.1384i

I3R=-0.7966+0.5355i

I3C=-0.4284-2.0373i

2、含互感的电路：

复功率

如图3-6所示（书本26页），已知R1=4Ω,R2=R3=2Ω,XL1=10Ω,XL2=8Ω,XM=4Ω,XC=8Ω,Ù

S=10∠0°

V,Í

A。

R3=2;

R4=6*1j;

R5=4*1j;

R6=4*1j;

R7=-8*1j;

Us=10*exp（0j*pi/180）;

Is=10*exp（0j*pi/180）;

a11=1/R1+1/R7+1/R4;

a12=-1/R4;

a21=-1/R4;

a22=1/R4+1/（R5+R2）+1/R6;

a23=-1/（R5+R2）;

a32=-1/（R5+R2）;

a33=1/（R5+R2）+1/R3;

B=[2.5

0

10];

U=inv（A）*B;

Pus=Us*（Us-U

（1））/R1;

Pis=U（3）*Is;

PusPis'

）,disp（abs（[Pus,Pis]））

）,disp（angle（[Pus,Pis]）*180/pi）

ha=compass（[Pus,Pis]）;

输出结果

Pus=-4.0488+9.3830i

Pis=1.750e+002+3.23901e+001i

3、正弦稳态电路：

求未知参数

如图所示3-6（书本26页），已知Us=100V,I1=100mA电路吸收功率P=6W,XL1=1250Ω,XC=750Ω,电路呈感性，求R3及XL

Z1=1250*1j;

Z2=-750*1j;

Us=100*exp（0j*pi/180）;

Is=0.1*exp（-53.13j*pi/180）;

Z=inv（Is）*Us;

Z3=Z2*（Z-Z1）/（Z1+Z2-Z）;

Z3'

）,disp（abs（[Z3]））

）,disp（angle（[Z3]）*180/pi）

ha=compass（[Z3]）;

7.5000e+002+3.7500e+002i

4、正弦稳态电路，利用模值求解

图3-7所示电路中（书本27页），已知IR=10A,XC=10Ω,并且U1=U2=200V,求XL

XL1=2000/（*1.732）

XL2=2000/（200+100*1.732）

XL1=%8.4f\n'

XL1）

XL2=%8.4f\n'

XL2）

XL1=74.6410

XL2=5.359

实验四交流分析和网络函数

1、学习交流电路的分析方法

2、学习交流电路的MATLAB分析方法

二、实验示例

在图4-1（书本28页）里，如果R1=20Ω，R2=100Ω,R3=50Ω,并且L1=4H,L2=8H以及C1=250µ

F,求V3（t）,其中w=10rad/s.

使用节点分析法后把元素值带入，得到矩阵方程

【Y】【V】=【I】,

使用MATLAB命令计算为

Y=[0.05-0.0225*j,0.025*j,-0.0025*j;

0.025*j,0.01-0.0375*j,0.0125*j;

-0.0025*j,0.0125*j,0.02-0.01*j];

c1=0.4*exp（pi*15*j/180）;

I=[c1

0];

V=inv（Y）*I;

v3_abs=abs（V（3））;

v3_ang=angle（V（3））*180/pi;

fprintf（'

voltageV3,magnitude:

%f\nvoltageV3,angleindegree:

%f'

v3_abs,v3_ang）

voltageV3,magnitude:

1.850409

voltageV3,angleindegree:

-72.453299

从MATLAB的结果可以看出时域电压V3（t）=1.85COS（10t-72.45°

1、电路图如图所示（书本30页），求电流i1（t）和电压v（t）

R=[10-7.5*1j5*1j-6;

6-5*1j-16-3*1j];

U1=5*exp（0*1j*pi/180）;

U2=2*exp（75*1j*pi/180）;

U=[U1

U2];

I=inv（R）*U;

I1_abs=abs（I

（1））;

I1_ang=angle（I

（1））*180/pi;

voltageI1,magnitude:

%f\nvoltageI1,angleindegree:

I1_abs,I1_ang）

V=（I

（1）-I

（2））*（-10*1j）;

VC_abs=abs（V）;

VC_ang=angle（V）*180/pi;

voltageVC,magnitude:

%f\nvoltageVC,angleindegree:

VC_abs,VC_ang）

0.387710

voltageI1,angleindegree:

15.01925

4.218263

voltageVC,angleindegree:

-40.861691

所以电流i1（t）=0.3877cos（1000t+15.0193°

同时电压v（t）=4.2183cos（1000t-40.8617°

2、在4-4图里（见书本30页），显示一个不平衡的wye-wye系统，求相电压Van，Vbn，Vcn

使用MATLAB命令为：

Ub=110*exp（-120*1j*pi/180）;

Uc=110*exp（120*1j*pi/180）;

Z1=1+1*1j;

Z2=5+12*1j;

Z3=1-2*1j;

Z4=3+4*1j;

Z5=1-0.5*1j;

Z6=5-12*1j;

Za=Z1+Z2;

Zb=Z3+Z4;

Zc=Z5+Z6;

Ia=Ua/Za;

Ib=Ub/Zb;

Ic=Uc/Zc;

V1=Ia*Z2;

Van_abs=abs（V1）;

Van_ang=angle（V1）*180/pi;

voltageVan,magnitude:

%f\nvoltageVan,angleindegree:

Van_abs,Van_ang）

V2=Ib*Z4;

Vbn_abs=abs（V2）;

Vbn_ang=angle（V2）*180/pi;

voltageVbn,magnitude:

%f\nvoltageVbn,angleindegree:

Vbn_abs,Vbn_ang）

V3=Ic*Z6;

Vcn_abs=abs（V3）;

Vcn_ang=angle（V3）*180/pi;

voltageVcn,magnitude:

%f\nvoltageVcn,angleindegree:

Vcn_abs,Vcn_ang）