使用MATLAB軟件的電路

崔淙源

摘 要MATLAB軟件是一種用于線性代數(shù)、高等數(shù)學(xué)、電路分析和信號處理等，是完成科學(xué)與工程計算的工具軟件。電路分析則是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要進(jìn)行大量的計算和繁瑣的工作，常規(guī)人工完成電路分析，可能會造成分析誤差較大，影響分析結(jié)果。故此，將MATLAB軟件應(yīng)用到電路分析中，旨在改善計算精度和工作效率的目的，推動電路分析的效果。

【關(guān)鍵詞】MATLAB 軟件 電路分析 矩陣運(yùn)算

電路分析是電力及電信專業(yè)有關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科，在給定電力模型的基礎(chǔ)上，完成對電流、電壓等計算，且在電路分析中存在穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析兩部分。電路分析中，需要借助電流、電壓方程等，這些方程的計算中關(guān)系到復(fù)雜的代數(shù)方程、矩陣運(yùn)算、微積分等，如果選擇傳統(tǒng)計算方式，耗時長，且容易出現(xiàn)錯誤，影響電路分析結(jié)果，亟需改進(jìn)與完善。基于此，本文對使用MATLAB軟件的電路分析展開研究，對MATLAB在電路分析中的應(yīng)用優(yōu)勢和具體分析方法進(jìn)行研究，內(nèi)容如下。

1 MATLAB在電路分析中的應(yīng)用優(yōu)勢

MATLAB軟件具有極強(qiáng)的矩陣運(yùn)算能力，且運(yùn)用流行最廣的計算語言，可以作為諸多科學(xué)領(lǐng)域的開發(fā)研究中的應(yīng)用。具體的MATLAB軟件在電路分析中的優(yōu)勢較為明顯，具體優(yōu)勢如下：

（1）MATLAB軟件，可滿足電路分析中復(fù)數(shù)矩陣或數(shù)組為單元的運(yùn)算，并完成對這些內(nèi)容的處理。

（2）MATLAB軟件的語言的選擇是流行最廣的語言，語言結(jié)構(gòu)緊湊且豐富，可快速完成程序的編制，在電路分析中運(yùn)用MATLAB軟件，可便利用戶的使用。

（3）電路分析中，借助MATLAB軟件，可完成對相關(guān)圖像的繪制，使用者通過幾條語句的輸入，便能得到目標(biāo)二維或三維圖像，便于電路分析。

（4）MATLAB軟件在電路分析過程中，可以直接完成對相關(guān)程序的調(diào)用，不需要進(jìn)行另外編程，進(jìn)而完成對各類電路計算方程的求解，效率較為理想。

（5）電路分析過程中，需要建立相關(guān)電路模型。電路分析則可以借助MATLAB軟件，可以順利完成對電路模型的計算。且MATLAB軟件擁有simukink動態(tài)模擬工具和toolbox等功能，達(dá)到提升模型效率的目的。

（6）借助MATLAB軟件，可完成對C、FORTRAN等語言資源的共享，有助于提升系統(tǒng)擴(kuò)展。

2 基于MATLAB的電路分析方法

基于MATLAB的電路分析，順利為電路分析提供基礎(chǔ)，通過編寫程序和矩陣逆運(yùn)算等方式，分別完成對交流電路和直流電路的分析，內(nèi)容如下。

2.1 利用MATLAB進(jìn)行直流電路分析

直流電路中，需結(jié)合電路的基本定律和其他信息，完成對方程組建立。具體直流電路分析中，如果所列出的方程組復(fù)雜程度較高，則可選擇MATLAB軟件展開運(yùn)算。選擇MATLAB矩陣的逆運(yùn)算展開方程組的求解?，F(xiàn)以如圖1為例，展開對電路的分析，并完成對含受控源電路中ix，電阻r=8Ω。

按照上述電路的中的基本信息，再選擇網(wǎng)孔分析法進(jìn)行分析，將受控源假設(shè)為獨(dú)立源，并將其的控制量用網(wǎng)孔電流表示，并得到如下方程組：

按照這結(jié)果可以對[iM1；iM2；ix]進(jìn)行計算。由于計算較為繁瑣，則選擇MATLAB軟件進(jìn)行計算，具體編輯程序?yàn)椋?/p>

A=[12-28；-26-8；0 -1 1]；

B=[6；-4；0]；

C=A/B

按照上述程序計算，可得到ix=3A。

由此可見，借助MATLAB軟件可順利完成對直流電路的分析。

2.2 利用MATLAB進(jìn)行交流電路分析

同樣，MATLAB軟件還可以完成對交流電路的分析，同樣可以完成對電路的運(yùn)算和求解，且能夠達(dá)到精準(zhǔn)計算的效果。交流電的MATLAB軟件應(yīng)用，可以分為單相交流電路和三相交流電路。對于單相交流電路，需要引入箱梁計算，根據(jù)已知條件，完成對電路各個目標(biāo)的求解，根據(jù)其結(jié)果可以完成各個目標(biāo)向量的向量圖求解。在進(jìn)行單相交流電路的求解，先根據(jù)已知條件，進(jìn)行理論分析和建模，再根據(jù)模型展開MATLAB程序編制，代入已知條件求出各個目標(biāo)向量結(jié)果。且MATLAB軟件具有繪圖能力，可直接的獲取向量圖。對于三相交流電路由于相對較為復(fù)雜，可直接選擇MATLAB軟件進(jìn)行計算，完成電路分析，根據(jù)求解目標(biāo)，列出各個目標(biāo)的方程，再由MATLAB軟件進(jìn)行編程和求解，得到計算結(jié)果。

3 結(jié)束語

選擇MATLAB軟件進(jìn)行電路分析，可有效改善傳統(tǒng)計算復(fù)雜和易錯的情況，達(dá)到提升計算精度和縮減計算強(qiáng)度的目的，提升效率，符合電路分析的需求。將MATLAB軟件應(yīng)用到電路分析中，可分別完成對交流電路和直流電路的計算，效果顯著，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]張紀(jì)豪.MATLAB在高中電路學(xué)習(xí)中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016（09）：75-77.

[2]彭文竹，吳亞建，王欽等.基于MATLAB的電路分析仿真實(shí)驗(yàn)研究[J].曲靖師范學(xué)院學(xué)報，2017，36（03）：16-22.

[3]余逸男.探究MATLAB仿真技術(shù)在電路分析教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子測試，2016（12x）：113-114.

[4]黃勇剛，翁凱，王小云，孫晶.在電路分析教學(xué)中引入Matlab軟件[J].中國科技信息，2012-12-15.

作者單位

山東威海文登新一中 山東省威海市文登市 264400endprint