Matlab语言与应用课程作业MATLAB Simulink在电路暂态分析中的应用学生姓名陈志豪所在专业轮机工程（陆上）所在班级陆上1102 指导教师徐国保（博士）
MATLAB Simulink在电路暂态分析中的应用（广东海洋大学轮机工程（陆上）1102 陈志豪）摘要本文通过引入举了实际的例子，简要介绍了Matlab语言在电工学电路暂态分析中的应用；并先使用普通方法分析暂态电路，然后再用Matlab Simulink来仿真暂态电路；通过Matlab Simulink 仿真技术，可以使得暂态分析可视化。
关键词：MATLAB；Simulink仿真；电工学；暂态分析1，引言MATLAB是Matrix Laboratory的缩写,事实上MATLAB最初就是纯粹的矩阵计算软件。
如今MATLAB既表示一种交互式的数值计算软件,又表示一门高级科学计算语言,是一套功能十分强大的工程计算及数据分析软件,其应用范围涵盖了数学、工业技术、电子科学、医疗卫生、建筑、金融、数字图像处理等各个领域。
它把计算、图示
和编程集成到一个易用的交互式环境中,用大家熟悉的数学表达式来描述问题和求解方法,从而使许多用C 或FORTRAN实现起来十分复杂和费时的问题用MATLAB可以轻松地解决。
许多工程师和研究人员发现,MATIAB能迅速测试其构思,综合评测系统性能,并能借此快速设计出更多的解决方案,达到更高的技术要求。
[1]MATLAB因为提供了非常方便的绘图功能和强大的图形图像处理能力，以及强大的仿真技术,所以收到了广泛的欢迎。
2，问题背景《电工学》是一门非电专业的技术基础课，通过本课程的学习，学生掌握电工技术的基本理论、基本定律、基本概念及基本分析方法和理论的实际应用。
它的内容广泛，理
论性和系统性也很强。
采用传统的教学模式，往往只能在理论上进行论述、推导、验证和证明，并借助
一些公式来阐述问题，很难给学生较直观的印象[2]，教学效果不理想。
若把MATLAB应用到学习中，利用其强大的数值计算功能、绘图功能、可视化的仿真功能，可以很好的弥补传统教学的不足，使一些不
容易理解的抽象、复杂的变化过程，通过MATLAB仿真比较直观的的显示出来，便于学生理解和应用。
同时，可以随机修改电路和参数，即时观察输出结果，从而加深学生对电路本质的理解，全面掌握教学
内容[3]。
下面通过实例探讨MATLAB SIMULINK在电工学暂态分析中的应用。
图1所示电路是一个一阶电路。
已知R=20Ω，U=6V，U=10V，C=O.02F。
假s0
设在t=O时开关S从闭合在a端换路闭合到b端，求t>O时，电容电压u和电 c 容电流i。
c图1，一阶电路的电路图 3，理论推导根据一阶电路暂态分析的三要素法有：（1）确定初始值由换路前的电路求得u(0)=U=10V C0再由换路后的电路求得
(??)??????????????????i(0)===−0.2A C??????(2)确定稳态值有电路图易知：i（∞）=0A Cu(∞)=6V C (3)确定时间常数τ=RC =20×0.02=0.4s (4),求出待求响应????????i= i（∞）+[ i(0)− i （∞）]e =−0.2 e ????.??CCCC????????u= u(∞)+[ u(0) −uC(∞)] e =6+4e ????.??CCC运用Matlab 编程画出ic和u波形图； C 其代码如下所示：subplot(1,2,1); fplot(‘6+4*exp(-x/0.4)’,[0,6]); subplot(1,2,2); fplot(‘-0.2*exp(-x/0.4)’,[0,6]); 其运行结果图2所示
图2，电容电压u和电容电流ic波形图C4，应用MATLAB进行仿真图1电路对应的仿
真电路如图3所示：图3，图1所对应的仿真电路1,）仿真电路构建过程：从SimpowerSystems／Elements库集中拖入两个模块Breaker(开关)，双击进入????breaker模块参数设置，把Breaker resistance Ron (开通电阻)设为1×10，Initial State(初始状态)设为0，Snubber resistance Rs(吸收电阻)设为inf，Snubber Cs(吸收电容)设为0，并选择External Control of Switching times(外部开关时间控制)，就能通过Simulink／Sources中的模块Step对Breaker进行控制，使其在t=O时闭合。
对于breaker1的模块参数只需将Initial State(初始状态)设为0，其他的与breaker相同即可；双击Step模块，打开属性设置对话框，设置有关参数，Step time(阶跃时间)设置为6（先为电容充电）， Initial value(初始值)设置为O，Final value(终值)设为1，其它采用默认值。
直流电压源u用SimPowerSystems／E1ectrical Sources中的模块DCVoltage SSource，分别电压设为10V和6V。
为显示电感电流i。
和电容电压u，还应从CCSinks库集中拖入Seope模块，双击Seope模块，打开示波器显示窗口。
在显示窗口中单击鼠标右键，通过快捷菜单设置显示坐标范围等属性，这里设置为自动刻度。
数据结果也可以送回MATLAB工作空间中作进一步数值分析，在示波器显示窗口单击“参数Parameters”工具图标，打开显示参数设置对话框。
依次在有关模块库集中选中与图1电路中元件相对应的模块，并拖入zantaifenxi.mdl文件窗口中。
如图4所示，进入菜单Simulation/Configuration Parameters(仿真／仿真参数)设置仿真参数和仿真时的算法，仿真起始时间为O，仿真结束时间为10秒，求解器采用“ode23t"算法，最大步长设置为O.Ol，其它参数采用默认值。
运行仿真，仿真结果如图结果与理论分析相同。
[3] 图4，设置仿真参数和仿真时的算法控制信号波形如图5所示图5，控制信号波形如仿真结果如下：图6，电容电流i的波形图 C 图7，电容电压u的波形图 C 5，结果分析仿真结果
如图结果与理论分析基本相同。
仿真的是在t=6s时换路的，那是为了让电容C先充饱电，但不影响对电路的仿真。
6，心得与收获通过matlab语言与应用课程的学习对matlab软件有了基础的了解，并能借助书本对一些实际问题进行编程处理。
我想他对我将来在专业课的学习上，定会有更大的帮助。
7，不足由于时间仓促，论文定有不尽如意之处；其实还可以改变参数再做做，也可以再做做二阶的暂态分析；
8，建议其实老师已经讲得很精彩了。
但在这我还是写上我
的愚见吧。
希望老师再讲的稍微深入点。
鸣谢感谢老师精彩
的授课，让我对matlab有了一定的了解，希望这门课越办越好。
参考文献[1]何希平,张琼华.基于MATLAB的图像处理与分析[C].
重庆:重庆工商大学学报(自然科学版).2003(6)21~26 [2]庄一凡．EWB在电工学教学中的应用[J]．科教文汇(上半月刊)，2006．05：54 [3]．MATLAB在电工学教学中的应用研究湖南
师范大学硕士学位论文芮云生。