Як зробити аналіз схеми за допомогою Matlab?

Я часто чую, як люди використовують Matlab для аналізу схем, але я ніколи насправді не з'ясовував, як це робиться. Я припускаю, що в цьому є щось більше, ніж просто встановити рівняння вручну та розв’язати їх у Matlab.

Я шукаю гарну вихідну точку.

Для аналізу схеми можна використовувати панель інструментів Matlab Simulink Simpowersystem . Вона включає компоненти RLC, комутатори, електричні машини тощо. Ви можете створити свій власний компонент та змінити будь-які параметри компонентів бібліотеки. Оскільки ви можете комбінувати схеми з будь-якими блоками Simulink, будь-яким рішенням Simulink або будь-якою функцією Matlab, цей інструмент є дуже потужним. Не потрібно спочатку вирішувати рівняння ланцюга, оскільки ви працюєте в середовищі Simulink. Він спочатку орієнтований на енергосистеми, але я думаю, ви можете використовувати його для будь-якої схеми електроніки.

Я використовую MATLAB зовсім небагато для аналізу схем. Іноді я віддаю перевагу прянощі, інший раз віддаю перевагу прянощі, залежить від мого настрою та вимог.

Це такі дії:

• 1: візьміть перетворення Лапласа схеми
• 2: отримати функцію передачі
• 3: графік / аналіз за допомогою функцій MATLAB. bode, імпульс, частота і так далі.

Найскладніша частина, яку я знаходжу, - це перетворення Лапласа і отримання рівняння функції передачі.

Існує безліч прикладів та підручників із використання Laplace в Інтернеті. Коротко мета тут - отримати рівняння у вигляді

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

Для цього перетворіть усі ваші пасивні елементи в складні опори. Це так

• C = 1 / сС
• R = R
• L = sL

Далі виведіть рівняння для своєї схеми у вигляді Vout / Vin.

Для простого низькочастотного фільтра у вигляді:

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

це дасть:

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

Напишіть вищевказане рівняння у вигляді числа та den для MATLAB:

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

Потім перейдіть за допомогою будь-якої функції matlab, яку ви хочете проаналізувати функцію передачі (bode), діаграму нуля полюса тощо.

Нижче наводиться приклад фільтра, з яким я нещодавно грав і намагався налаштувати значення:

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

Я деякий час використовую scipy (чисельний набір інструментів для python), щоб зробити схему аналізу. І так, це, як правило, спочатку розв'язує рівняння ланцюга вручну. Це в основному корисно при аналізі толерантності та аналізу чутливості в ланцюзі.

Існує книга на тему "Аналіз толерантності електронних схем за допомогою MATLAB", яка надає кілька прикладів того, як провести типовий аналіз за деякими загальними схемами. Це насправді не заміна чогось на кшталт SPICE, але корисна при спробі розробити хороший вихід виробництва за всі допуски компонентів або врахувати дрейф компонентів у часі та температурі.

для простої схеми RLC з будь-якою топологією (серії та паралелі) ми можемо використовувати "rlcdemo". Це добре для аналізу фільтрів (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.

Ви можете використовувати програму, створену в Matlab під назвою SCAM (символічний аналіз ланцюга в Matlab), і тут: https://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/mna/MNA6.html

Окрім SCAM в Matlab, в CircuitNAV також є гладкий онлайн-інструмент аналізу символічних схем , який використовує файли netlist (від LTspice, Micro-Cap, TINA-TI, PSpice тощо) як вхідні дані та генерує алгебраїчне рішення для кожного параметра ланцюга. .

CircuitNAV також пропонує демонстрацію та навчальний посібник .

Книга pdf із прикладів спецій та Matlab, http://www.elsevierdirect.com/companions/9780750659321/exercises/SpiceAndMatlab.pdf , супутникова книга « Вступ до лінійного аналізу та моделювання ланцюгів» від Moura & Darwazeh, виглядає дуже добре для мого цілей.