Matlab kullanarak devre analizi nasıl yapılır?

Devre analizi için Matlab'ı kullanan insanları sık sık duyuyorum, ama aslında nasıl yapıldığını asla anlayamadım. Diyelim ki, sadece denklemleri elle kurmak ve Matlab'da çözmekten başka bir şey daha var.

İyi bir başlangıç ​​noktası arıyorum.

Devre analizi yapmak için Matlab Simulink Simpowersystem araç kutusunu kullanabilirsiniz. RLC bileşenleri, anahtarlar, elektrikli makineler vb. İçerir. Kendi bileşeninizi oluşturabilir ve kütüphane bileşenlerinin herhangi bir parametresini değiştirebilirsiniz. Devrelerinizi herhangi bir Simulink bloğu, herhangi bir Simulink çözücü veya herhangi bir Matlab fonksiyonu ile birleştirebileceğiniz için, bu araç çok güçlüdür. Simulink ortamında çalıştığınız için öncelikle devre denklemlerini çözmenize gerek yoktur. Başlangıçta güç sistemleri için tasarlanmıştır, ancak herhangi bir elektronik devre için kullanabileceğinizi düşünüyorum.

Devre analizi için MATLAB'ı biraz kullanıyorum. Bazen baharat yapmayı tercih ederim, diğer zamanlarda baharat tercih ederim, ruh halime ve gereksinimlerime bağlı.

Bunlar aşağıdaki adımlardır:

• 1: Devrenin Laplace dönüşümünü alın
• 2: transfer fonksiyonunu elde edin
• 3: MATLAB fonksiyonlarını kullanarak çizim / analiz. Bode, dürtü, freqresp vb.

Bulduğum en zor kısım Laplace dönüşümünü almak ve transfer fonksiyonu denklemini elde etmektir.

İnternette Laplace almak için birçok örnek ve ders kitabı var. Kısaca buradaki amaç denklemi

$a$$c$$d$$f$

Bunu yapmak için tüm pasif unsurlarınızı karmaşık empedanslara dönüştürün. Bu

• C = 1 / sC
• R = R
• L = sL

Daha sonra devreniz için Vout / Vin şeklinde bir denklem elde edin.

Şu şekilde basit bir düşük geçiş filtresi için:

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

bu şöyle olur:

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

Yukarıdaki denklemi MATLAB için num ve den şeklinde yazın:

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

Daha sonra transfer fonksiyonunu (bode), kutup sıfır diyagramını vb. Analiz etmek istediğiniz matlab fonksiyonunu kullanarak devam edin.

Aşağıda son zamanlarda oynadığım ve değerleri ayarlamaya çalıştığım bir filtre örneği:

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

Bir süre devre analizi yapmak için scipy (python için sayısal bir araç seti) kullanıyorum. Ve evet, bu genellikle devre denklemlerini önce elle çözmeyi içerir. Devre üzerinde tolerans analizi ve duyarlılık analizi yaparken bu genellikle yararlıdır.

"MATLAB Kullanan Elektronik Devrelerin Tolerans Analizi" konulu bazı ortak devreler üzerinde tipik analizin nasıl yapılacağına dair bazı örnekler veren bir kitap vardır . SPICE gibi bir şeyin yerine geçmez, ancak tüm bileşen toleransları üzerinde iyi üretim verimi için tasarım yapmaya veya zaman ve sıcaklıkta bileşen kaymasını hesaba katmaya çalışırken yararlıdır.

herhangi bir topolojiye sahip basit RLC devresi için (seri ve paralel) "rlcdemo" kullanabiliriz. Analiz filtreleri için iyi bir GUI (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.

Matlab'da oluşturulan ve SCAM (Matlab'da sembolik devre analizi) adlı bir programı kullanabilirsiniz ve burada: https://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/mna/MNA6.html

Matlab'daki SCAM'in yanı sıra, giriş olarak netlist dosyalarını ( LTspice , Micro-Cap, TINA-TI, PSpice, vb.) Kullanan ve her devre parametresi için cebirsel çözüm üreten CircuitNAV'da kaygan bir çevrimiçi sembolik devre analiz aracı da vardır. .

CircuitNAV ayrıca bir demo ve öğretici sunmaktadır .

Baharat ve Matlab örneklerinin pdf kitabı, http://www.elsevierdirect.com/companions/9780750659321/exercises/SpiceAndMatlab.pdf , Moura & Darwazeh'in Doğrusal Devre Analizine ve Modellemesine giriş kitabı benim için gerçekten iyi görünüyor amaçlar.