Jak przeprowadzić analizę obwodu za pomocą Matlaba?

Często słyszę o ludziach korzystających z Matlaba do analizy obwodów, ale tak naprawdę nigdy nie odkryłem, jak to się robi. Zakładam, że jest w tym coś więcej niż ręczne tworzenie równań i rozwiązywanie ich w Matlabie.

Szukam dobrego punktu wyjścia.

Do analizy obwodów można użyć zestawu narzędzi Matlab Simulink Simpowersystem . Obejmuje komponenty RLC, przełączniki, maszyny elektryczne itp. Możesz utworzyć własny komponent i zmodyfikować dowolne parametry komponentów biblioteki. Ponieważ możesz łączyć swoje obwody z dowolnymi blokami Simulink, dowolnym solwerem Simulink lub dowolną funkcją Matlab, to narzędzie jest bardzo potężne. Najpierw nie musisz rozwiązywać równań obwodów, ponieważ pracujesz w środowisku Simulink. Pierwotnie jest zorientowany na systemy zasilania, ale myślę, że można go użyć do dowolnego obwodu elektronicznego.

Często używam MATLABA do analizy obwodów. Czasami wolę przyprawy, innym razem przyprawy zależą od mojego nastroju i wymagań.

Oto następujące kroki:

• 1: weź transformatę Laplace'a w obwodzie
• 2: uzyskaj funkcję przesyłania
• 3: wykreśl / analizuj za pomocą funkcji MATLAB. wróży, impuls, częstotliwość i tak dalej.

Najtrudniejsze, co znalazłem, to wziąć transformatę Laplace'a i wyprowadzić równanie funkcji przenoszenia.

Istnieje wiele przykładów i podręczników dotyczących korzystania z Laplace'a w Internecie. Krótko mówiąc, celem jest uzyskanie równania w postaci

gdzie do c jest licznikiem id od f do mianownika w przykładzie przedstawionym poniżej.$a$$c$$d$$f$

Aby to zrobić, zamień wszystkie elementy pasywne na złożone impedancje. To jest

• C = 1 / sC
• R = R
• L = sL

Następnie wyprowadź równanie dla swojego obwodu w postaci Vout / Vin.

Dla prostego filtra dolnoprzepustowego w postaci:

Vin -------R-------------- Vout
               |
               C
               |
------------------------------

to dałoby:

$\dfrac{V_{out}}{V_{in}} = \dfrac{sC}{R + sC}$

Napisz powyższe równanie w postaci num i den dla MATLAB:

num = [C 0];
den = [C R];

Następnie skorzystaj z dowolnej funkcji matlab, którą chcesz przeanalizować funkcję przenoszenia (bode), schemat bieguna zerowego itd.

Poniżej znajduje się przykład filtra, z którym ostatnio bawiłem się i próbowałem dostroić wartości:

R1 = 20e3;
C1 = 235e-9;
R2 = 2e3;
C2 = 22e-9;
num = [2*R2*C1 0];
den = [C1*R1*C2*R2*2 (2*C1*R1 + C2*2*R2) 2];
g = tf(num,den);
P = bodeoptions; % Set phase visiblity to off and frequency units to Hz in options
P.FreqUnits = 'Hz'; % Create plot with the options specified by P
bode(g,P);
%[num,den] = eqtflength(num,den);      % Make lengths equal
%[z,p,k] = tf2zp(num,den)          % Obtain zero-pole-gain form

Jakiś czas używam Scipy (numeryczny zestaw narzędzi dla Pythona) do analizy obwodu. I tak, zwykle wiąże się to z ręcznym rozwiązywaniem równań obwodów. Jest to szczególnie pomocne podczas przeprowadzania analizy tolerancji i analizy czułości w obwodzie.

Istnieje książka na temat „Analiza tolerancji obwodów elektronicznych za pomocą MATLAB”, która zawiera kilka przykładów przeprowadzania typowej analizy w niektórych popularnych obwodach. Nie jest tak naprawdę zamiennikiem czegoś takiego jak SPICE, ale jest przydatny, gdy próbuje się uzyskać dobrą wydajność produkcyjną we wszystkich tolerancjach składników lub uwzględnić przesunięcie składników w czasie i temperaturze.

dla prostego obwodu RLC o dowolnej topologii (szeregowej i równoległej) możemy użyć „rlcdemo”. To dobre GUI dla filtrów analizy (LPF-HPF-BPF-BSF)

 rlcdemo
 Analyzing the Response of an RLC Circuit
 This demo shows how to use the Control System Toolbox(TM) functions
 to analyze the time and frequency responses of common RLC circuits
 as a function of their physical parameters.

Możesz użyć programu utworzonego w Matlabie o nazwie SCAM (analiza obwodu symbolicznego w Matlabie) i znajduje się tutaj: https://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/mna/MNA6.html

Oprócz SCAM w Matlab, istnieje również przydatne narzędzie do analizy obwodów symbolicznych online w CircuitNAV , które wykorzystuje pliki listy sieci (z LTspice, Micro-Cap, TINA-TI, PSpice itp.) Jako dane wejściowe i generuje rozwiązanie algebraiczne dla każdego parametru obwodu .

CircuitNAV zapewnia również wersję demonstracyjną i samouczek .

Książka pdf przykładów Spice i Matlab, http://www.elsevierdirect.com/companions/9780750659321/exercises/SpiceAndMatlab.pdf , książka towarzysząca Wprowadzenie do analizy i modelowania obwodów liniowych autorstwa Moura & Darwazeh, wygląda naprawdę dobrze dla mnie cele.