Matlab实现线性动态电路可视化分析

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编程思路

这个编程总体采用面向过程的编程思想，将人在处理线性动态电路问题时的一般思路用计算机仿真。本人采用matlab软件实现这一过程，具体思路如下：

利用合理的gui界面帮助用户选择适合的电路类型，之后将电路各元器件信息逐一输入计算机；
对于一阶动态电路，响应电压或电流的表达式基本是固定的，运用matlab软件以及输入的参数建立响应电压或电流的函数，并在gui
界面输出图像，自变量取值范围为0-8T(T为时间常数)；
对于二阶动态电路的全响应（电路结构固定的情况），根据KCL或KVL
列出的二阶微分方程的形式是一样的，可以利用matlab中的相应函
数求解方程，并在相应的范围内输出函数图像。

实例演示

有如下电路：

打开程序后界面如下图所示：

之后根据电路选择“二阶动态电路全响应”，并依次输入每个元器件的信息，绘制图像：

在时间一栏输入时间值，即可计算相应的电流。

注意：本程序只能解决固定电路结构的动态电路分析，一阶电路为RC串联电路与RL并联电路，二阶电路为LC并联后与电阻串联的电路，对于别的电路大家可以自己尝试，这里不再赘余。

Matlab源代码

这里只摘出“显示图像”按钮的Callback函数，其他控件函数不显示

一阶RC电路零输入响应：

function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)
str1=get(handles.edit1,'string');
U=str2double(str1);
str2=get(handles.edit3,'string');
R=str2double(str2);
str3=get(handles.edit7,'string');
C=str2double(str3);
axes(handles.axes1);
t=R*C;   %t为时间常数
x=0:0.1:8*t;   %时间取值范围为0到8t
y=U*exp(-x/(R*C));   %   电容电压表达式
plot(x,y);   %画出图像
xlabel('t/s');
ylabel('Uc/V');   %设置坐标
str4=num2str(t);
set(handles.edit9,'string',str4);   %输出时间常数

其他一阶电路与之类似，不再具体列出。
二阶动态电路全响应（电路结构与实例类似）：

function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)
str1=get(handles.edit1,'string');
Is=str2double(str1);
str2=get(handles.edit3,'string');
R=str2double(str2);
str3=get(handles.edit7,'string');
C=str2double(str3);
str4=get(handles.edit12,'string');
L=str2double(str4);
str5=get(handles.edit10,'string');
Uc=str2double(str5);
str6=get(handles.edit11,'string');
Il=str2double(str6);
axes(handles.axes1);
f=dsolve('R*L*C*D2y+L*(Dy)+y*R=Is','y(0)=Il','(Dy)(0)*L=Uc','x');  %用matlab自带的函数求解微分方程
g = subs(f);  %将变量具体值带入
fplot(g,[0,0.0900]);  %做出图像，时间取值为0到0.09
xlabel('t/s');
ylabel('Il/A');   %设置坐标轴

参考文献

电路（第五版）—邱关源，罗先觉著 -ISBN 978-7-04-19671-9 高等教育出版社.

（第一次写博客，希望能帮到大家！）

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