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用MATLAB对RC、RL电路进行分析.doc
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2022-07-05
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用MATLAB对RC、RL电路进行分析
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题目:用 MATLAB 对 RC、RL 电路进行分
析
摘要: MATLAB 是美国 Mathworks 公司开发的大型软件包,是 MATrix LABoratory
的缩略语。目前,MATLAB 广泛应用于线性代数、高等数学、物理、电路分析、
信号与系统、数字信号处理、自动控制等众多领域,是当前国际上最流行的科学
与工程计算的工具软件。MATLAB 功能强大并且同其它高级语言相比具有语法规
则简单、容易掌握、调试方便等特点。 Simulink 是 MATLAB 软件的扩展,它是实
现动态系统建模和仿真的一个软件包。MATLAB 具有强大的图形处理功能、符号
运算功能和数值计算功能。其中系统的仿真(Simulink)工具箱是从底层开发的
一个完整的仿真环境和图形界面。在这个环境中,用户可以完成面向框图系统仿
真的全部过程,并且更加直观和准确地达到仿真的目标。本次主要介绍基于
MATLAB 的一阶动态电路特性分析。
关键字:MATLAB;仿真;图形处理;一阶动态电路。
一. RC 串联电路
1.1 RC 串联电路的零输入响应
动态电路中无外施激励电源,仅由动态元件初始储能所产生的响应,称为动
态电路的零输入响应。
在图 1 所示的 RC 电路中,开关 S 打向 2 前,电容 C 充电,
Uuu
CR
��
。当
开关 S 打向 2 后,电压
CR
uu �
,电容储存的能量将通过电阻以热能的形式释放
出来
【2】
。
图 1 RC 电路的零输入响应
电路分析:由图可知
t
RC
o
e
R
U
i
1
�
�
,
t
RC
oCR
eUuu
1
�
��
t
RC
o
R
e
R
U
RIp
2
2
2
�
��
,
t
RC
o
CC
e
R
U
iup
2
2
�
��
在 MATALAB 的 M 文件编写以下程序:
U0=40;R=10;C=0.5; %输入给定参数
U1=10;R1=5;C1=0.5; %输入给定参数
t=[0:0.1:10]; %确定时间范围
Uc1=U0*exp(-t/(R*C));Uc2=U1*exp(-t/(R*C)); %电容电压值
Ur1=U0*exp(-t/(R*C));Ur2=U1*exp(-t/(R*C)); %电阻电压值
I1=U0/R*exp(-t/(R*C));I2=U1/R*exp(-t/(R*C)); %计算电流值
Pc1=U0^2/R*exp(-2*t/(R*C));Pc2=U1^2/R*exp(-2*t/(R*C)); %电容功率值
Pr1=U0^2/R*exp(-2*t/(R*C));Pr2=U1^2/R*exp(-2*t/(R*C)); %电阻功率值
figure
subplot(5,1,1);plot(t,Uc1,t,Uc2); title('Uc(t)的波形图')
subplot(5,1,2);plot(t,Ur1,t,Ur2); title('Ur(t)的波形图')
subplot(5,1,3);plot(t,I1,t,I2); title('I(t)的波形图')
subplot(5,1,4);plot(t,Pc1,t,Pc2); title('Pc(t)的波形图')
subplot(5,1,5);plot(t,Pr1,t,Pr2); title('Pr(t)的波形图')
波形仿真图:
图 2 RC 串联电路零输入响应特性曲线
蓝线表示 U0=40;R=10;C=0.5 情况下的特性曲线
绿线表示 U1=10;R1=5;C1=0.5 情况下的特性曲线
1.2 RC 串联电路的直流激励的零状态响应
零状态响应就是电路在零初始状态下(动态元件初始储能为零)由外施激励
引起的响应。
在图 3 所示的 RC 串联电路中,开关 S 闭合前电路处于零初始状态,即
0)0( �
�C
u
。在 t=0 时刻,开关 S 闭合,电路接入直流电压源
s
U
。根据 KVL,有
sCR
Uuu ��
。
图 3 RC 电路零状态响应
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资源评论
- m0_734934982022-10-18资源中能够借鉴的内容很多,值得学习的地方也很多,大家一起进步!
oligaga
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