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实验 2 大规模直流电路的计算

实验 2 大规模直流电路的计算. 实验目的. （ 3 ）通过实例计算，体会用计算机自动计算复杂电路的功能。加深对电路计算方法的理解。. （ 1 ）了解大规模直流电路分析的一般方法，对电路的 计算机辅助分析有一定的认识。. （ 2 ）学习用 MATLAB 编程实现对通用直流电路计算的 方法。. 关联矩阵 用表示，元素 定义为 +1 支路Ｋ与节点ｊ关联，方向背向节点； -1 支路Ｋ与节点ｊ关联，方向指向节点； 0 支路Ｋ与节点ｊ无关联。. 支路 1 2 3 4 5 6. 节点.

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实验 2 大规模直流电路的计算

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  1. 实验2 大规模直流电路的计算

  2. 实验目的 （3）通过实例计算，体会用计算机自动计算复杂电路的功能。加深对电路计算方法的理解。 （1）了解大规模直流电路分析的一般方法，对电路的 计算机辅助分析有一定的认识。 （2）学习用MATLAB编程实现对通用直流电路计算的 方法。

  3. 关联矩阵 用表示，元素 定义为 +1 支路Ｋ与节点ｊ关联，方向背向节点； -1 支路Ｋ与节点ｊ关联，方向指向节点； 0 支路Ｋ与节点ｊ无关联。 支路 1 2 3 4 5 6 节点 的行是不独立的，把 的任意一行去掉得 ， 的行就独立了。则称 降阶关联矩阵或关联矩阵。 实验原理 如图关联矩阵为：

  4. 实验原理 用 表示的KCL、KVL的矩阵形式 其中， 为支路电流列向量 为支路电压列向量 为节点电压列向量

  5. 首先规定一个元件为一条支路 对于电阻支路有： 对于电导支路有： 对于VCVS支路有： 对于VCCS支路有： 对于CCVS支路有： 对于CCCS支路有： 对于独立电压源支路有： 对于独立电流源支路有： 对于整个电路可以写出如下形式的支路方程 列表法电路方程的推导

  6. 列表法电路方程的推导 设节点电压 为待求量，把用关联矩阵 表示的KCL，KVL以及支路方程如下： KCL KVL 支路方程 将这3个方程合在一起，便得到节点列表方程矩阵形式

  7. 输入数据结构 TOPLOG–VALUE（电路的拓扑结构及元件值） 元件 元件 支路 始节点 终节点 控制 元件（控制 顺序 类型 号数 号数 号数 支路 数值 系数）

  8. 元件编号 0 ——电导G 1 ——电阻R 2 ——电容L 3 ——电感 4 ——电压源 5 ——电流源 6 ——CCCS 7 ——VCCS 8 ——CCVS 9 ——VCVS 为了使计算机识别电路的元件类型，必须给每个元件编号。

  9. ① ④ ② ③ 计算示例 例1 求电路中的电压和电流（电阻单位为）。 TOPLOG_ VALUE矩阵

  10. MATLAB程序 用Matlab 计算的程序如下： % 计算电路的计算程序 N=4;M=9; tv=[4 1 0 1 0 -10 1 2 1 2 0 2 1 3 1 4 0 2 9 4 2 4 7 3 1 5 2 3 0 0.5 7 6 0 3 3 2 0 7 3 0 0 3 5 8 0 4 0 6 0 9 4 0 0 3] dcan(N,M,tv)

  11. 程序运行结果 程序运行后，在命令窗口显示如下： >>T9_2_3 tv = 4.0000 1.0000 0 1.0000 0 -10.0000 1.0000 2.0000 1.0000 2.0000 0 2.0000 1.0000 3.0000 1.0000 4.0000 0 2.0000 9.0000 4.0000 2.0000 4.0000 7.0000 3.0000 1.0000 5.0000 2.0000 3.0000 0 0.5000 7.0000 6.0000 0 3.0000 3.0000 2.0000 0 7.0000 3.0000 0 0 3.0000 5.0000 8.0000 0 4.0000 0 6.0000 0 9.0000 4.0000 0 0 3.0000 节点电压 ans = 10.0000 -39.0000 -20.0000 21.0000

  12. 程序运行结果 支路电压 ans = -10.0000 49.0000 -11.0000 -60.0000 -19.0000 20.0000 -20.0000 -21.0000 21.0000 支路电流 ans = 19.0000 24.5000 -5.5000 62.5000 -38.0000 -22.0000 -60.0000 6.0000 63.0000 支路功率 ans = 1.0e+003 * -0.1900 1.2005 0.0605 -3.7500 0.7220 -0.4400 1.2000 -0.1260 1.3230

  13. 实验步骤和方法 1、对给出的电路的支路和节点编号。标出电流的方向。每条支路应采用关联参考方向。并选定参考节点（接地点）。 2、编写输入数据。根据元件类型的编号，电路的拓扑结构、元件值编写TOPLOG_ VALUE矩阵。见例1。该矩阵的第5列是专为受控源设计的，是受控源（编号6、7、8、9）时存放控制支路号。非受控源时为0。 3、仿照例1的方法，调用计算通用直流电路的函数dcan。完成对电路的计算。 4、下载程序dcan.m, 网址 http://221.233.24.35:1128/

  14. 实验注意事项 1、电路中支路的电压和电流应尽量选用关联参考方向。对于电源，若是选用非关联方向，则电源的元件值则为负值。 2、MATLAB的文件名要以字母开头，文件名中不得有运算符、专用名称等，但可以有下划线。 3、调用计算通用直流电路的程序dcan.m。应与所编程序在同一文件夹中。 4、若控制量是一个开路电压，则可以将开路用电导为零的电导元件代替。

  15. 实验报告要求 1．电路的支路、节点的编号，支路电压、电流的方向。 2．输入数据矩阵的编写，MATLAB编写的程序和命令。 3．计算出的结果。 4．通过本次实验，总结、归纳通用计算程序分析电路的步骤和方法。

  16. 实验内容 用通用直流电路分析程序计算以下电路。

  17. 实验内容 用通用直流电路分析程序计算以下电路。

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