Как сделать анализ цепи с использованием Matlab?

Я часто слышу о людях, использующих Matlab для анализа цепей, но я так и не понял, как это делается. Я предполагаю, что в этом есть нечто большее, чем просто создание уравнений вручную и их решение в Matlab.

Я ищу хорошую отправную точку.

Вы можете использовать набор инструментов Matlab Simulink Simpowersystem для анализа цепей. Он включает в себя компоненты RLC, коммутаторы, электрические машины и т. Д. Вы можете создавать свои собственные компоненты и изменять любые параметры компонентов библиотеки. Поскольку вы можете комбинировать свои схемы с любыми блоками Simulink, любым решателем Simulink или любой функцией Matlab, этот инструмент очень мощный. Нет необходимости сначала решать уравнения цепей, потому что вы работаете в среде Simulink. Первоначально он был ориентирован на энергосистемы, но я думаю, что вы можете использовать его для любых электронных схем.

Я использую MATLAB совсем немного для анализа цепей. Иногда я предпочитаю это специи, иногда я предпочитаю специи, зависит от моего настроения и потребностей.

Это следующие шаги:

• 1: взять преобразование Лапласа схемы
• 2: получить передаточную функцию
• 3: построение / анализ с использованием функций MATLAB. Боде, Импульс, Freqresp и так далее.

Самая хитрая часть, которую я нахожу, - это взять преобразование Лапласа и вывести уравнение передаточной функции.

В Интернете есть много примеров и учебников о взятии Лапласа. Вкратце цель здесь состоит в том, чтобы получить уравнение в виде

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

Для этого преобразуйте все пассивные элементы в сложные импедансы. Вот это

• C = 1 / с
• R = R
• L = sL

Затем выведите уравнение для вашей схемы в форме Vout / Vin.

Для простого фильтра нижних частот в виде:

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

это даст:

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

Запишите вышеприведенное уравнение в форме num и den для MATLAB:

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

Затем используйте любую функцию Matlab, которую вам нравится анализировать передаточную функцию (bode), диаграмму нулевого полюса и так далее.

Ниже приведен пример фильтра, с которым я недавно играл и пытался настроить значения:

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

Некоторое время я использую scipy (числовой набор инструментов для python) для анализа схем. И да, это обычно включает в себя решение схемных уравнений вручную. Это в основном полезно при выполнении анализа допусков и чувствительности в цепи.

Существует книга на тему «Анализ толерантности электронных схем с использованием MATLAB», в которой приведены некоторые примеры того, как проводить типовой анализ некоторых распространенных схем. На самом деле это не замена для чего-то вроде SPICE, но полезно при попытке добиться хорошего выхода продукта при всех допусках на компоненты или для учета дрейфа компонентов во времени и температуре.

для простой схемы RLC с любой топологией (последовательной и параллельной) мы можем использовать «rlcdemo». Это хороший интерфейс для фильтров анализа (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.

Вы можете использовать программу, созданную в Matlab, которая называется SCAM (анализ символьных цепей в Matlab) и находится здесь: https://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/mna/MNA6.html.

Помимо SCAM в Matlab, есть также удобный онлайн-инструмент для анализа цепей символов на CircuitNAV , который использует файлы списков соединений (из LTspice, Micro-Cap, TINA-TI, PSpice и т. Д.) В качестве входных данных и генерирует алгебраическое решение для каждого параметра схемы. ,

CircuitNAV также предоставляет демо и учебник .

PDF-книга с примерами Spice и Matlab, http://www.elsevierdirect.com/companions/9780750659321/exercises/SpiceAndMatlab.pdf , компаньон для Moura & Darwazeh по введению в анализ и моделирование линейных цепей , выглядит очень хорошо для меня цели.