基于Multisim10和Matlab7．0的正弦穩(wěn)態(tài)電路分析

可見Multisim為用戶提供了交互式的仿真環(huán)境，但不能得到R2和C1端電壓的波形函數(shù)，以及電壓相位差；在調節(jié)R2和C1的過程中，其接入值也并非連續(xù)變化，而是以每次最小變化的離散值進行調整的，在解決(2)、(3)問題時，找R2、C1參數(shù)的過程繁瑣，而且不能確定最終的接入值是精確的。使用Matlab進行編程，可以克服這些問題。
(2)基于Matlab7．0的仿真分析。根據(jù)正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析方法設計算法，編寫Matlab程序代碼，計算并顯示結果。先將電路給出的各個參數(shù)表示成復數(shù)域下的形勢，對于問題(1)，求解出R2和C1上的電壓相量后，用abs函數(shù)和anglg函數(shù)分別顯示出電源電壓、R2和C1上電壓的幅值和初相角，并調用compass函數(shù)繪制出這3個電壓量的極坐標圖；問題(2)則應用電路功率因數(shù)為1時，電路呈現(xiàn)純電阻電路的特點，解出C1的值；對于問題(3)，不直接采用最大功率傳輸定律的方法，而是運用數(shù)學解析方法，將負載的功率P表示成C1和R2的函數(shù)，調用Matlab的diff函數(shù)和solve函數(shù)，求解方程組

找到P的極大值以及此時對應的C1和R2，解析法的求解結果可與應用最大功率傳輸定律所得結果進行比對，驗證該定律的正確性。為直觀看出C1和R2變化時功率P的變化情況，將C1和R2用向量矩陣表示如其變化范圍、精度后，調用mesh函數(shù)，繪制出以C1和R2為自變量時因變量P的三維圖像。
程序運行后，顯示了所求結果的精確值。對于問題(1)，根據(jù)UR2和UC1的幅值、相位的具體值可以得到其具體的波形函數(shù)UR2=61．60cos(200πt／s-0．06π)，UC1=127．92cos(200πt／s-0.56π)，UR2超前UC1π／2，圖8給出了Us、UR2、UC1在極坐標系下的幅值相位關系圖。此時的電路功率因數(shù)λ～0．98，有功功率P=1．07×103W，無功功率Q=199．63 W；問題(2)可得到電路功率因數(shù)λ=1時，C1=159．31 μF；圖10為R2和C1參數(shù)改變時，負載功率P變化的三維圖像，峰值處對應圖對應P最大時的C1和R2的參數(shù)，此時C1=159．31μF，R2=5 Ω。帶入后驗證ZC1+ ZLt=0，R2=R1成立。解析結果證明了最大功率傳遞定理。

Matlab的編程過程良好地體現(xiàn)了解題思路，其數(shù)據(jù)、圖像處理能力使得大量的效據(jù)能夠整體地、直觀地體現(xiàn)出來。但此過程如果脫離Multisim的仿真，不看電路操作，只去看編程代碼和計算結果，理解起來會晦澀生硬。將兩種仿真結合起來，取長補短，方可得到最佳的仿真效果。
(3)結合式仿真。將Multisim和Matlab的仿真結合，從過程上看，Multisim體現(xiàn)了電路搭建和實驗操作過程，Matlab體現(xiàn)了算法分析過程，將虛擬的實踐和理論計算結合起來；從結果上看，針對問題(1)，Multisim得到了UR2和UC1的波形圖如圖5所示，相應的Matlab仿真得到了UR2和UC1的波函數(shù)和相位如圖8所示實現(xiàn)了數(shù)與形的結合，針對問題(3)，Matlab得到的C1和R2的結果如圖9所示，又可以為Multisim的仿真操作提供指導，避免了操作的盲目性。

3 結束語
提出—種Multisim和Matlab軟件相結合的方式進行電路仿真，彌補了各自的不足，使仿真效果達到最佳。所提供的仿真方法也不失為一種解決問題的有效途徑，判斷電路故障、評估產品效果宜偏重于Multisim仿真；要求得到精確的電路參數(shù)、需要處理大量的電路計算時宜偏重于Matlab仿真，使用者可根據(jù)實際的情況和軟件的特點靈活地選擇使用。