Matlab/Simulink在電路分析中的應用

趙富寧　王艷紅

摘 要： 為使學生能深刻理解電路分析方法，調動學生學習的積極性，提高教學質量，將Matlab/Simulink這個工具應用于電路分析的教學過程中。具體以直流穩態電路分析、線性動態電路的時域分析、線性動態電路復頻域分析為例，通過建模、Matlab編程、Simulink仿真對電路進行分析。闡述了Matlab/Simulink工具的應用特點：利用Matlab矩陣運算能力，可以解電路方程；利用圖形函數，可以得到簡明、生動的圖形；Matlab中的Simulink工具箱可以仿真得到結果。Matlab/Simulink若在電路分析教學中合適運用，有利于提高電路分析的教學質量。

關鍵詞： Matlab/Simulink； 電路分析； 教學； 仿真

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）04-21-03

Abstract： In order to make students understand the method of circuit analysis in depth and arouse study activity， improve the teaching quality， the Matlab/Simulink tool is used in the teaching process of circuit analysis. Taking the analysis of DC steady-state circuit， time domain of linear dynamic circuit， complex frequency domain of linear dynamic circuit as examples， the circuit is analyzed through modeling， Matlab programming， and Simulink simulation. The application characteristics of Matlab/Simulink tool are illustrated. The circuit equations can be solved by Matlab matrix operation ability. Graphics functions can get simple vivid graphics. The Simulink toolbox can obtain simulating results. The proper using of Matlab/Simulink in circuit analysis teaching will improve the teaching quality of circuit analysis.

Key words： Matlab/Simulink； circuit analysis； teaching； simulation

0 引言

電路分析是工科電子、計算機、通信等專業的一門非常重要的技術基礎課，內容豐富，計算繁雜，學生較難理解。MATLAB是由美國Mathworks公司發布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環境[1]。使用Matlab程序進行電路分析計算，可以簡單、快捷、精準地實現；Matlab還有強大的圖形函數，可以對電路分析中的物理量繪制出準確精美的圖形。不僅如此，Matlab中Simulink工具箱的電氣系統仿真模型，可以方便、高效地仿真電路，可以對Matlab程序的計算結果進行驗證。

下面以電路分析中幾個典型電路為例，運用Matlab/Simulink進行電路分析。

1 電路的實例分析

電路分析一般要建立數學模型，通過求解電路方程得到所需要的參數。下面通過建模、Matlab編程、Simulink仿真對電路進行分析。

1.1 直流穩態電路分析

電路分析的基本方法有支路電流法，網孔電流法，節點電壓法等，下面以網孔電流為例進行分析[2]。

如圖1所示電路實例，電路參數已標出，求各網孔電流及受控源電壓u。

⑴ 建模

根據網孔電流法選擇網孔電流，列出下列方程（設電流源兩端的電壓為U）：

2 結束語

Matlab/Simulink相比于其他電路分析軟件應用于電路分析，在進行計算、繪圖分析時具有顯著優勢，而且，可以仿真驗證結果。倘若在電路分析教學中得到運用，將使電路分析變得簡單、生動，可使學生深刻地理解電路分析中的相關理論及電路分析方法，同時也可讓他們掌握一個強大的工具，軟件的使用有利于調動學生學習的積極性和提高電路分析的教學質量。

參考文獻：

[1] 劉衛國.MATLAB程序設計與應用[M].高等教育出版社，2006.

[2] 王艷紅，蔣學華，戴純春.電路分析[M].北京大學出版社，2008.

[3] 薛定宇.基于Matlab/Simulink的系統仿真技術與應用[M].清華大學

出版社，2002.

[4] 邱關源.電路[M].高等教育出版社，1999.

[5] 黃忠霖.電工原理的MATLAB實現[M].國防工業出版社，2012.