内容发布更新时间 : 2024/12/23 9:37:11星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
【摘 要】：本文在简要介绍了Matlab软件的基础上，提出了利用Matlab来进行电路分析的方法。并重点研究了用Matlab分析正弦稳态电路，具体是用编程和Simulink仿真两种方法分析正弦稳态电路。编程法中用到支路电流法、回路电流法和节点电位法三种电路分析方法。且与一般分析方法比较，可以看出用Matlab分析正弦稳态电路具有简便、直观的优点。
【关键词】 ：MATLAB 正弦稳态电路 电路分析方法
绪 论
一、电路分析软件的发展和现状 （一）电路分析软件的发展
随着电子计算机及其相关技术的发展，计算机辅助设计技术正作为一门崭新的技术在世界范围内蓬勃兴起。CAD 技术的发展与应用引发了一场设计的革命，它不仅深刻地改变着产品设计的传统方式，而且还直接影响到企业生产的管理模式和商业对策，给企业和社会带来了巨大的经济效益。
电路的计算机辅助分析技术作为CAD技术的一个重要的分支，几乎与CAD技术同时起源。如今电路的分析软件层出不穷且功能日益强大。PSpice分析软件便是一个典型的代表，它是一个通用电路模拟程序。它不仅能进行电路的直流分析、交流分析和暂态分析而且具有容差分析、最坏情况分析、噪声分析等功能。如今己出现了Pspice9.0版本和Windows版本，不仅具有更强的分析功能和丰富的器件模型，而且有着良好的人机界面和交互式的图形输入方式。在数字电路方面以Orcad为代表的分析软件也不断推陈出新，使得对数字电路进行时序仿真、逻辑模拟、功能模拟等变得异常方便。可以说电路分析软件的发展正呈现出一片欣欣向荣的景象。
（二）分析软件的现状
虽然目前电路领域中存在着各种分析软件，并且它们有着强大的功能，能够满足人们在该领域中的普遍要求。但还存在着两个方面的不足:一方面是每个软件只能解决一类问题:随着科学技术的发展，分析任务变得越来越复杂，它往往是一个包含模拟、数字等多个领域内容的综合性的分析任务，这时，我们要完成一个任务必须购买不同的所有需要的分析软件， 并且还要不断的去熟悉各种分析软件的使用方法。这显然会大大的增加成本。另一方面对使用者来说，这些软件实际上是一个“黑盒”，不具有开放的特点，因此我们很难对它进行扩展，这对于教学和科研是极为不利的。于是我们考虑是否能够在某一具有开放性的软件平台上开发一个能对电路各个领域进行分析的软件。MATLAB软件的发展给我们提供了一条途径。
二、基于MATLA的分析技术 （一）MATLAB语台
二十世纪八十年代初期，美国学者Cleve Moler等人构思并开发了MATLAB (MATrix LABoratory，即矩阵实验室)。MATLAB是以复数矩阵作为基本编程单元的一种程序设计语言，它提供了各种矩阵的运算与操作，具有较强的绘图功能，以及较为丰富的数值分析方法。它的出现首先引起了控制界研究人员的瞩目，便利用MATLAB开发出了各种通用或专用应用程序。
MATLAB和高级语言的关系仿佛高级语言和汇编语言的关系一样，高级语言的执行效率要低于汇编语言，然而其编程效率与可读性、可移植性要远远高于汇编语言。同样MATLAB比一般高级语言的执行效率要低，但其编程效率与可读性、可移植性要远远高于其他高级语言。对于工程技术人员来说，即使不懂C或FORTRAN这样的程序设计语言也照样可以设计出功能强大、界面优美、稳定可靠的高质盘程序来，且开发周期会大大地缩短。 （二）基于MATLAB的电路分析的意义
由于专用的分析软件存在着成本、人们熟悉程度和软件本身局限性等方面的缺点，以及MATLAB对矩阵和数值运算的高效性，我们便想到了利用MATLAB来实现各种电路的分析。
基于MATLAB的电路分析技术一方面考虑以通用软件来完成专用软件的功能，解决以通用软件MATLAB为平台，实现对模拟线路(线性、非线性)、数字电路以及对数模混合电路等进行分析。另一方面，目前MATLAB虽含有众多的工具箱，但还没有涉及到专门应用于电路分析的工具箱，此项技术的实现可以对MATLAB工具箱进行一个有力的扩充，使MATLAB的功能更为强大。 三、本文的内容
由于时间所限，我们对基于MATLAB的正弦稳态电路分析技术进行了探讨。而对于电路的其他领域有待于以后进一步研究。全文共分四部分：
绪论：对电路分析软件的发展作了简单的介绍，并提出了基于MATLAB的电路分析技术；
第一章：对正弦稳态电路用一般电路分析方法进行解析；
第二章：简单介绍MATLAB的基础知识，包括MATLAB基础之数值计算和Simulink仿真基础；
第三章：利用MATLAB实现正弦稳态电路的分析并结合实例给出分析结果。
一、正弦稳态电路基础及一般分析法
（一） 支路电流法 例1-1：在图1-1所示电路中, ，
并画相量图。
，
，
,
，
，求各支路电流
图1-1 解：
用支路电流法列出方程组：
代入数值得：
=0.4440 - 2.8080i
=-1.8720 + 3.7040i
=-0.5720 - 0.8960i
=-0.4840 - 1.9120i
=1.9120 + 1.0160i
（二）回路电流法
例1-2：电路图如图1-2所示，其中
,
,
,
,
,,,求、、
和。
图1-2 解：
列出方程组：
从图1-2可以看出，、、为网孔电流，使用网孔电流法，电路方程为：
其矩阵形式为
其中，
； 。
（三）节点电位法
以例1-1为例用节点电压法解题如下： 解：
这是一个交流稳态电路，对两个独立结点列结点电压方程：