武汉理工大学《基础强化训练》课程设计说明书
学 号：
基础强化训练
学 院 班 级 姓 名 电 话 E-MALL 指导老师
年 月 日
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MATLAB在电路中的简单应用
１．训练要求
运用MATLAB解决数值线性代数问题及MATLAB的实现；MATLAB在“电路工作原理”中的应用；MATLAB工具箱的运用。要求选其中的一道作为课设的题目，学会简单运用MATLAB。
基本电路是电类专业非常重要的专业基本课,其中,线性含源一端口的戴维南定理及正弦稳态电路的分析计算是大家普遍反映难于理解的内容。本文以基本电路理论中典型的直流电阻电路和含有复数运算的正弦稳态电路的分析计算为例，详述了如何分别运用MATLAB语言编程的方法来对电路进行仿真分析和计算。结论表明，应用这两种方法可以使复杂电路的分析和计算变得非常快捷、方便，从而为电路分析提供了一个有效的辅助工具。
下面是运用MATLAB编程并结合simulink解决简单的电路问题。 自选题目：图1所示为典型的直流电阻电路[3], 含有电压控制的受控电流源VCCS，其中，R1=1Ω,R2= 2Ω, R3=3Ω,US=10V, IS=15A, VCCS=现需分析计算电流i1和电压u2。
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图1－－题目的电路图
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２．设计分析
图一是由压控电流源等组成的简单电路，运用回路电流法，网孔法，节点法等一些经典的电路分析法即可解决此问题。电路也可用simulink进行仿真实验，并通过波形，数据测量等从而检测计算及编程的结果。
(1)基本电路分析的基本方法是先建立数学模型，一般是电路方程组。然后通过求解方程组，得到各支路电压和电流。
如图１所示：设三个回路的电流分别为Im1，Im2，Im3。并设压控电流源的电压为U3。对图1应用回路电流法，可列出如下方程组：
R11Im1+R12Im2+R13Im3 =Us11 R21m1+R22Im2+R23Im3 =Us22 R31Im1+R32Im2+R33Im3=Us33
其中，R11 = R1+R2 ,R22 = R1+R3 ,R33 = R2+R3,
R12 = R21= -R1 ,R13 = R31= -R2,R23 = R32= -R3, Us11=US ,Us22=U1,Us33=-U3 而 （I1的电流由Im1和Im2决定的，而I1的电流方向与Im1相同，与Im2的电流方向相反，故为Im1减去Im2），，，
整理以上方程，并写成形如AX=BU的矩阵方程形式，可得：
由以上回路电流分析法的分析过程可得以下程序流程图。
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开始 设参数，并赋予参数值（与题中所给的要求一致） 为系数矩阵中个元素赋值，并得出系数矩阵，为下面计算作准备 由ＡＸ＝ＢＵ得出Ｘ矩阵的计算公式，并列出I1，U2的表达式 结束
图2—程序流程图
(2) 用simulink仿真以上电路，并观测波形，测量数据。I1，U2的测量结果再和程序的结果相比较，若相同，则说明电路仿真和程序编写多是正确的；若不同，则说明电路的仿真与程序编写至少一个有问题，认真检查程序及电路的仿真，找出错误，认真分析，纠正错误，在比较结果。
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使用simulink进行仿真一般分为两步：用户首先需要在仿真模型编辑窗口中搭建好自己的模型，设置好具体模型参数和仿真参数；然后用户就可以开始仿真，simulink将根据用户搭建的模型，模型系统在用户设定条件下的具体行为。对于建模，simulink提供了一个图形化的用户的界面（GUI），用户可以像用铅笔在纸上画图一样画模型图。simulink的所有模型是分级的，因此可以通过自上而下或者自下而上来建立模型。
３．编程及仿真
３.１程序编写及模块分析
程序如下： >> clear;
US=10;IS=15;R1=1;R2=2;R3=3; %为给定元件赋值 R11=R1+R2;R12=-R1;R21=-R1;R13=-R2;R31=-R2;
R22=R1+R3;R23=-R3;R32=-R3;R33=R2+R3; %为下面系数矩阵A各元素赋值作准备，
A=[R11 R13 0 0;R21 R23 -1 0;R31 R33 0 1;0.25*R2 1-0.25*R2 0 0]; %列出系数矩阵A
B=[1 -R12;0 -R22;0 -R32;0 0];USS=[US;IS]; %列出系数矩阵B X=A\\B*USS; %由方程AX=BU解出X I1=X(1)-IS %显示要求的分量I1和U2 U2=2*(X(1)-X(2)) 运行结果显示有 I1 =
-10.0000 U2 = 20
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