MATLAB在電路分析與計算中的應用

楊雋鎧 胡秉誼

摘要：MATLAB在矩陣運算和數值分析方面有著明顯優勢，且集系統仿真與圖像處理于一體，具有高效、易學等特點。文章通過幾個典型電路的建模、仿真舉例，來研究MATLAB在電路分析與計算中的應用。結果表明：MATLAB有助于提高學生學習興趣、加深對抽象概念的理解。

關鍵詞：MATLAB;數值分析;系統仿真

中圖分類號：TP312? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）11-0114-04

電工電子類課程是計算機專業重要的專業基礎課，隨著電路復雜程度的增加，在電路的分析與計算過程中必然會用到線性代數、微分方程等數學知識，運算量和運算難度都明顯增大[1]。MATLAB具有強大的科學計算能力和便捷的圖像處理功能，而且MATLAB提供的仿真工具箱還能直接建立電路模型，對各種常見系統如線性、非線性系統進行仿真研究，所以在電路的分析與計算中運用MATLAB會對學習起到很好的輔助作用[2]。本文僅以一些典型的電路為例，研究MATLAB在電路分析與計算中的應用。

1 MATLAB在一階動態電路分析與計算中的應用

在圖1所示的電路中，R1=6?， R2=8?，R3=12?，C=0.5F，? [us]=12V，is=5A，在t<0時，開關S位于“1”，電路已處于穩定狀態。

1） t=0時，開關S閉合到“2”，求[uc（t）]，iR2（t），并畫出波形;

2） 經10秒，開關S又復位到“1”，求[uc（t）]， iR2（t），并畫出波形。

1.1 建模

首先對第1問建模，這是一階動態電路，可用三要素公式求解。

1.2 源程序

程序運行結果如圖2所示。

2 MATLAB在二階動態電路中分析與計算中的應用

如圖3所示的二階電路，L=0.2H，C=0.05F，初始值[uc] （0）=1V，iL（0）=0， 試研究R分別為0.4?、0.8?、1.2?、…、4?時，[uc] （t）和iL（t） 的零輸入響應，并畫出波形圖。

2.1 建模

3.1 建模

計算完成后作圖。

3.2 源程序

4 MATLAB在離散系統信號響應中的應用

給定因果穩定線性時不變系……