Matlab/Simulink在电路分析中的应用

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摘 要： 为使学生能深刻理解电路分析方法，调动学生学习的积极性，提高教学质量，将matlab/simulink这个工具应用于电路分析的教学过程中。具体以直流稳态电路分析、线性动态电路的时域分析、线性动态电路复频域分析为例，通过建模、Matlab编程、Simulink仿真对电路进行分析。阐述了Matlab/Simulink工具的应用特点：利用Matlab矩阵运算能力，可以解电路方程；利用图形函数，可以得到简明、生动的图形；Matlab中的Simulink工具箱可以仿真得到结果。Matlab/Simulink若在电路分析教学中合适运用，有利于提高电路分析的教学质量。

关键词： Matlab/Simulink； 电路分析； 教学； 仿真

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：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

电路分析是工科电子、计算机、通信等专业的一门非常重要的技术基础课，内容丰富，计算繁杂，学生较难理解。MATLAB是由美国Mathworks公司的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境[1]。使用Matlab程序进行电路分析计算，可以简单、快捷、精准地实现；Matlab还有强大的图形函数，可以对电路分析中的物理量绘制出准确精美的图形。不仅如此，Matlab中Simulink工具箱的电气系统仿真模型，可以方便、高效地仿真电路，可以对Matlab程序的计算结果进行验证。

下面以电路分析中几个典型电路为例，运用Matlab/Simulink进行电路分析。

1 电路的实例分析

电路分析一般要建立数学模型，通过求解电路方程得到所需要的参数。下面通过建模、Matlab编程、Simulink仿真对电路进行分析。

1.1 直流稳态电路分析

电路分析的基本方法有支路电流法，网孔电流法，节点电压法等，下面以网孔电流为例进行分析[2]。

如图1所示电路实例，电路参数已标出，求各网孔电流及受控源电压u。

⑴ 建模

根据网孔电流法选择网孔电流，列出下列方程（设电流源两端的电压为U）：

2 结束语

Matlab/Simulink相比于其他电路分析软件应用于电路分析，在进行计算、绘图分析时具有显著优势，而且，可以仿真验证结果。倘若在电路分析教学中得到运用，将使电路分析变得简单、生动，可使学生深刻地理解电路分析中的相关理论及电路分析方法，同时也可让他们掌握一个强大的工具，软件的使用有利于调动学生学习的积极性和提高电路分析的教学质量。

参考文献：

[1] 刘卫国.MATLAB程序设计与应用[M].高等教育出版社，2006.

[2] 王艳红，蒋学华，戴纯春.电路分析[M].北京大学出版社，2008.

[3] 薛定宇.基于Matlab/Simulink的系统仿真技术与应用[M].清华大学

出版社，2002.

[4] 邱关源.电路[M].高等教育出版社，1999.

[5] 黄忠霖.电工原理的MATLAB实现[M].国防工业出版社，2012.