實(shí)驗(yàn)三MATLAB在電路中的應(yīng)用答案

1、實(shí)驗(yàn)三MATLAB在電路中的應(yīng)用1.利用MATLAB完成第五章以下習(xí)題:15.1解：1建模對(duì)于題5.1圖，電阻編號(hào)為從左至右，依次為:R1=10,R2=10,R3=4。列寫(xiě)網(wǎng)孔方程電流方向?yàn)閳D中所標(biāo)的h、i2方向(R1+R2N1+R2i2=us1-us2R2i1+(R2+R3)i2=US2US3歹0寫(xiě)矩陣方程為：AI=Bus其中，ARR2R2R2R2R3i1i2110,us011us1us2us3所求i1、i2、i3分別為：i1=1(1),i2=1(2),i3=i1+i22程序clear,closeallR1=10;R2=10;R3=4;us1=12;us2=12;us3=6;%為給定元件賦值

2、a11=R1+R2;a12=R2;a21=R2;a22=R2+R3;b11=1;b12=-1;b13=0;b21=0;b22=-1;b23=-1;us=us1,us2,us3;A=a11,a12,a13;a21,a22,a23;B=b11,b12,b13;b21,b22,b23;I=AB*us;i1=I(1),i2=I(2),i3=i1+i2,%將系數(shù)矩陣各元素賦值%電源矩陣%列出系數(shù)矩陣A%I=i1;i2%解出所求變量25.4解：1建模對(duì)于題5.4圖，電阻編號(hào)為從左至右，從上至下，依次為：Ri=1,R2=1,R3=2,R4=2,列寫(xiě)網(wǎng)孔方程三個(gè)電流方向均為順時(shí)針?lè)较?R2+R3)i1-R2i

3、2-R3i3=-2u1-R2i1+(R1+R2+R3)i2-R4i3=02-R3i1-R4i2+(R3+R4+R5)i3=-us3R5=1。4其中，u=i2-i3R4將4式代入1式整理得(R2+R3+2R4)il-R2i2-(R3+2R4)i3=01歹0寫(xiě)矩時(shí)J程為：AI=BusR2R32R4R2R32R4i0其中，AR2R1R2R3R4,Ii2，B0R3R4R3R4R5i31所求i、u分別為：i=i2-ii=I(2)-I(1),u=(i2-i3)R4=(I(2)-I(3)R42程序clear,closeallR1=1;R2=1;R3=2;R4=2;R5=1;us=5;a11=R2+R3+2R

4、4;a12=-R2;a13=-R3-2R4;a21=-R2;a22=R1+R2+R3;a23=-R4;a31=-R3;a32=-R4;a33=R3+R4+R5;b1=0;b2=0;b3=-1;A=a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33;B=b1;b2;b3;%歹0寫(xiě)矩陣方程為：AI=BusI=AB*us;i1=I(1);i2=I(2);i3=I(3);i=I(2)-I(1),u=(I(2)-I(3)*R4,%為給定元件賦值%將系數(shù)矩陣各元素賦值%列出系數(shù)矩陣A%I=i1;i2;i3%解出所求變量35.9解：1建模對(duì)于題5.9圖，電阻編號(hào)為從左至右，依次為：Ri=

5、4,R2=6,R3=3。在a、b端假設(shè)一電流源ia,電流方向?yàn)橛蒪至a,a、b問(wèn)電壓為uab,方向?yàn)樯险仑?fù)，假設(shè)左網(wǎng)孔電流為ic,為順時(shí)針?lè)较颍袑?xiě)網(wǎng)孔方程：(R1+R2)ic+R2ia=2i11R2ic+(R2+R3)ia=uab2還可歹0出方程：ic+ia=i13由于ia為假設(shè)電流，故將ia項(xiàng)移至等號(hào)右邊，得：(R1+R2)ic-2i1=-R2ia歹0寫(xiě)矩陣方程為：Ax=BiaR1R220icR2其中，AR201,xi1,BR2R3,110uab1此時(shí)，任意假設(shè)一個(gè)電流值ia,對(duì)應(yīng)的電壓值uab=x，則輸入電阻Rin=uab/ia2程序clear,closeallR1=4;R2=6;R3

6、=3;%為給定元件賦值a11=R1+R2;a12=-2;a13=0;%將系數(shù)矩陣各元素賦值a21=R2;a22=0;a23=-1;a31=1;a32=-1;a33=0;b1=-R2;b2=-R2-R3;b3=-1;A=a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33;%列出系數(shù)矩陣AB=b1;b2;b3;%歹0寫(xiě)矩陣方程為：Ax=Biaia=2;%任意假設(shè)一個(gè)ia值x=AB*ia;%x=ic;i1;uabRin=x(3)/ia;%解出所求變量45.10解：1建模對(duì)于題5.10圖，電阻編號(hào)為從左至右，依次為：Ri=6,R2=3。在a、b端假設(shè)一電流源ia,電流方向?yàn)橛蒪至a

7、,a、b問(wèn)電壓為uab,方向?yàn)樯险仑?fù)，列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電壓方程：(uab-us)/Ri+uab/R2=3i1+ia1還可列寫(xiě)方程：(uab-us)/R1=-i12由于ia為假設(shè)電流，us為已知電壓源，故將ia、us項(xiàng)移至等號(hào)右邊，得：(R1+R2)uab-3R1R2H=R1R2ia+R2usuab+R1i1=us列寫(xiě)矩陣力程為:Ax=ByR1R23R1R2uabR1R2R2ia其中，A,x,B，y1R1i101us當(dāng)us=6,ia=0時(shí)，a、b問(wèn)開(kāi)路電壓Uoc=uab=x(1)當(dāng)us=0,ia=1時(shí)，a、b問(wèn)電壓uab=ia*Req=Req=x(1)2程序clear,closeallR1=6;R2=

8、3;%為給定元件賦值a11=R1+R2;a12=-3R1*R2;%將系數(shù)矩陣各元素賦值a21=1;a22=R1;b11=R1*R2;b12=R2;b21=0;b22=1;A=a11,a12;a21,a22;%列出系數(shù)矩陣AB=b11,b12;b21,b22;%列出系數(shù)矩陣B%列寫(xiě)矩陣方程為:Ax=By%當(dāng)us=6,ia=0時(shí),a、b問(wèn)開(kāi)路電壓Uoc=x(1)y=0;6;x=AB*y;x=uab;i1Uoc=x(1),解出所求變量%當(dāng)us=0,ia=1時(shí),a、b問(wèn)電壓uab=ia*Req=Req=x(1)y=1;0;x=AB*y;%x=uab;i1Req=x(1),%解出所求變量55.12解：1

9、建模對(duì)于題5.12圖，電阻編號(hào)為從左至右，依次為：Ri=3,R2=6,R3=4。去掉Rl,在Rl處接入外加電流源ia,方向由下至上，此時(shí)圖中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，左節(jié)點(diǎn)為U1，右節(jié)點(diǎn)為U2即Rl上電壓，方向?yàn)樯险仑?fù)，歹U寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電壓方程:(U1-us)/R1+U1/R2+(U1-U2)/R3+0.5u1=0(U2-U1)/R2=0.5u1+ia還可列寫(xiě)方程：U1=u1由于ia為假設(shè)電流，us為已知電壓源，故將ia、us項(xiàng)移至等號(hào)右邊,R2R3+RiR3+R1R2U1-R1R2U2+0.5RiR2R3u1=R2R3usU2-U1-0.5R2u1=R2iaU1-u1=0列寫(xiě)矩陣方程為:Ax=By其中，AR2

10、R3R1R3R1R2R1R210.5R1R2R30.5R21U1R2R30U2,B0R2,u100usyiax當(dāng)us=5,ia=0時(shí)，Rl處開(kāi)路電壓Uoc=x(2)當(dāng)us=0,ia=1時(shí)，Rl處電壓UL=ia*Req=Req=x(2)2程序clear,closeallR1=3;R2=6;R3=4;%為給定元件賦值a11=R2*R3+R1*R3+R1*R2;a12=-R1*R2;a13=0.5R1*R2*R3;%將系數(shù)矩陣各元素賦值a21=1;a22=-1;a23=-0.5R2;a31=1;a32=0;a33=-1;b11=R2*R3;b12=0;b21=0;b22=R2;b31=0;b32=0

11、;A=a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33;%列出系數(shù)矩陣AB=b11,b12;b21,b22;b31,b32;%列出系數(shù)矩陣B%歹0寫(xiě)矩陣方程為：Ax=By%當(dāng)us=5,ia=0時(shí)，RL處開(kāi)路電壓Uoc=x(2)y=5;0;x=AB*y;%x=U1;U2;u1Uoc=x(2),%解出所求變量%當(dāng)us=0,ia=1時(shí)，RL處電壓UL=ia*Req=Req=x(2)y=0;1;x=AB*y;%x=U1;U2;u1Req=x(2),%解出所求變量PLmax=UocA2/(4*Req)65.13解：1建模此電路為一階動(dòng)態(tài)電路，可采用三要素法求解。對(duì)于題5.13圖，電

12、阻編號(hào)為從左至右，依次為：R1=3,R2=5。電容電壓初始為0,根據(jù)圖5.13,穩(wěn)態(tài)時(shí)Ucf為R1上電壓加上2i1,穩(wěn)態(tài)時(shí)i1f等于電流源電流。等效電阻Rec|：從電容兩端向左看，原電流源開(kāi)路，假設(shè)流經(jīng)等效電阻的電流為ieq,則Req=(ieq*(R1+R2)+2ieq)/ieq2程序clear,closeallR1=3;R2=5;Is=2;C=0.1;Ku=2;is=2;%給出原始數(shù)據(jù)Uc0=0;%求等效電阻時(shí)，假設(shè)ieq=3ieq=3;Req=(ieq*(R1+R2)+Ku*ieq)/ieq;T=Req*Ct=0:0.01:20;Uct=Ucf+(Uc0-Ucf)*exp(-t/T);%上

13、式化簡(jiǎn)即Uct=10(1-exp(-t)h=plot(t,Uct);axis(0,20,0,Ucf+1)gridonset(h,'linewidth',3)%時(shí)間常數(shù)%三要素法求解%繪Uct圖%加大線寬2.用MATLAB描述以下連續(xù)函數(shù)t在010之間1在t=5處的單位沖激函數(shù)。2在36之間為1,其余各處為0的單位矩形函數(shù)解：clear,closeallt0=0;tf=10;dt=0.005;t1=5;t=t0:dt:tf;%(1)單位脈沖信號(hào),%在t1(t0<t1<tf)處有一持續(xù)時(shí)間為dt,面積為1的脈沖信號(hào)，其余時(shí)間均為零t=t0:dt:tf;st=length(t);n1=floor(t1-t0)/dt);x1=zeros(1,st);x1(n1)=1/dt;subplot(2,1,1),stairs(t,x1),grid%求t1對(duì)應(yīng)的樣本序號(hào)%把全部信號(hào)先初始化為零%給出t1處的脈沖信號(hào)%繪圖，注意為何用stairs命令axis(0,10,0,1.1/dt)%(2)單位矩形信號(hào)，%信號(hào)從t0到tf,在t1(t0<t1<t2)前為0,t1到t2處為1,t1到tf為0%程序前幾句即求t,st,n1的語(yǔ)句與上同，只把x1處改為x2t0=0;tf=10;dt=0