Bagaimana cara melakukan analisis rangkaian menggunakan Matlab?

Saya sering mendengar orang menggunakan Matlab untuk analisis rangkaian, tetapi saya tidak pernah benar-benar menemukan cara melakukannya. Saya berasumsi bahwa ada sesuatu yang lebih dari sekadar menyiapkan persamaan dengan tangan dan menyelesaikannya di Matlab.

Saya mencari titik awal yang baik.

Anda dapat menggunakan kotak alat Matlab Simulink Simpowersystem untuk membuat analisis rangkaian. Ini termasuk komponen RLC, sakelar, mesin listrik, dll. Anda dapat membuat komponen Anda sendiri dan memodifikasi parameter apa pun dari komponen perpustakaan. Karena Anda dapat menggabungkan sirkuit Anda dengan blok Simulink, pemecah Simulink atau fungsi Matlab apa pun, alat ini sangat kuat. Tidak perlu menyelesaikan persamaan sirkuit terlebih dahulu karena Anda bekerja di lingkungan Simulink. Awalnya berorientasi pada sistem tenaga tetapi saya pikir Anda dapat menggunakannya untuk sirkuit elektronik apa pun.

Saya menggunakan MATLAB sedikit untuk analisis rangkaian. Kadang-kadang saya lebih suka bumbu, kadang-kadang saya lebih suka bumbu, tergantung pada suasana hati dan persyaratan saya.

Ini adalah langkah-langkah berikut:

• 1: ambil Transformasi Laplace dari sirkuit
• 2: dapatkan fungsi transfer
• 3: plot / analisis menggunakan fungsi MATLAB. pertanda, impuls, freqresp dan sebagainya.

Bagian tersulit yang saya temukan adalah mengambil Transformasi Laplace dan menurunkan persamaan fungsi transfer Anda.

Ada banyak contoh dan buku teks tentang cara mengambil Laplace di Internet. Secara singkat tujuannya di sini adalah untuk mendapatkan persamaan dalam bentuk

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

Untuk melakukan ini, ubah semua elemen pasif Anda menjadi impedansi kompleks. Itu

• C = 1 / sC
• R = R
• L = sL

Selanjutnya turunkan persamaan untuk sirkuit Anda dalam bentuk Vout / Vin.

Untuk filter low pass sederhana dalam bentuk:

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

ini akan menghasilkan:

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

Tulis persamaan di atas dalam bentuk num and den untuk MATLAB:

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

Kemudian ikuti menggunakan fungsi matlab yang Anda inginkan untuk menganalisis fungsi transfer (bode), diagram titik nol dan sebagainya.

Di bawah ini adalah contoh dari filter yang baru-baru ini saya mainkan dan mencoba menyetel nilainya:

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

Saya beberapa kali menggunakan scipy (toolset numerik untuk python) untuk melakukan analisis rangkaian. Dan ya, itu biasanya melibatkan penyelesaian persamaan rangkaian dengan tangan terlebih dahulu. Ini sangat membantu ketika melakukan analisis toleransi dan analisis sensitivitas pada rangkaian.

Ada sebuah buku tentang subjek "Analisis Toleransi Sirkuit Elektronik Menggunakan MATLAB" yang memberikan beberapa contoh bagaimana melakukan analisis khas pada beberapa sirkuit umum. Ini bukan benar-benar pengganti untuk sesuatu seperti SPICE, tetapi berguna ketika mencoba merancang untuk hasil produksi yang baik atas semua toleransi komponen, atau untuk memperhitungkan penyimpangan komponen dari waktu ke waktu dan suhu.

untuk rangkaian RLC sederhana dengan topologi apa pun (seri dan paralel) kita dapat menggunakan "rlcdemo". Ini adalah gui yang bagus untuk filter analisis (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.

Anda dapat menggunakan program yang dibuat di Matlab yang disebut SCAM (analisis rangkaian simbolik di Matlab), dan ada di sini: https://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/mna/MNA6.html

Selain SCAM di Matlab, ada juga alat analisis sirkuit simbolik online yang apik di CircuitNAV , yang menggunakan file netlist (dari LTspice, Micro-Cap, TINA-TI, PSpice, dll) sebagai input dan menghasilkan solusi aljabar untuk setiap parameter sirkuit .

CircuitNAV juga menyediakan demo dan tutorial .

Buku pdf contoh Spice and Matlab, http://www.elsevierdirect.com/companions/9780750659321/exercises/SpiceAndMatlab.pdf , buku pendamping Pengantar Analisis Sirkuit Linier dan Pemodelan oleh Moura & Darwazeh, terlihat sangat bagus untuk saya tujuan.