基于Multisim10和Matlab7．0的正弦稳态电路分析

可见Multisim为用户提供了交互式的仿真环境，但不能得到R2和C1端电压的波形函数，以及电压相位差；在调节R2和C1的过程中，其接入值也并非连续变化，而是以每次最小变化的离散值进行调整的，在解决(2)、(3)问题时，找R2、C1参数的过程繁琐，而且不能确定最终的接入值是精确的。使用Matlab进行编程，可以克服这些问题。
(2)基于Matlab7．0的仿真分析。根据正弦稳态电路的分析方法设计算法，编写Matlab程序代码，计算并显示结果。先将电路给出的各个参数表示成复数域下的形势，对于问题(1)，求解出R2和C1上的电压相量后，用abs函数和anglg函数分别显示出电源电压、R2和C1上电压的幅值和初相角，并调用compass函数绘制出这3个电压量的极坐标图；问题(2)则应用电路功率因数为1时，电路呈现纯电阻电路的特点，解出C1的值；对于问题(3)，不直接采用最大功率传输定律的方法，而是运用数学解析方法，将负载的功率P表示成C1和R2的函数，调用Matlab的diff函数和solve函数，求解方程组

找到P的极大值以及此时对应的C1和R2，解析法的求解结果可与应用最大功率传输定律所得结果进行比对，验证该定律的正确性。为直观看出C1和R2变化时功率P的变化情况，将C1和R2用向量矩阵表示如其变化范围、精度后，调用mesh函数，绘制出以C1和R2为自变量时因变量P的三维图像。
程序运行后，显示了所求结果的精确值。对于问题(1)，根据UR2和UC1的幅值、相位的具体值可以得到其具体的波形函数UR2=61．60cos(200πt／s-0．06π)，UC1=127．92cos(200πt／s-0.56π)，UR2超前UC1π／2，图8给出了Us、UR2、UC1在极坐标系下的幅值相位关系图。此时的电路功率因数λ～0．98，有功功率P=1．07×103W，无功功率Q=199．63 W；问题(2)可得到电路功率因数λ=1时，C1=159．31 μF；图10为R2和C1参数改变时，负载功率P变化的三维图像，峰值处对应图对应P最大时的C1和R2的参数，此时C1=159．31μF，R2=5 Ω。带入后验证ZC1+ ZLt=0，R2=R1成立。解析结果证明了最大功率传递定理。

Matlab的编程过程良好地体现了解题思路，其数据、图像处理能力使得大量的效据能够整体地、直观地体现出来。但此过程如果脱离Multisim的仿真，不看电路操作，只去看编程代码和计算结果，理解起来会晦涩生硬。将两种仿真结合起来，取长补短，方可得到最佳的仿真效果。
(3)结合式仿真。将Multisim和Matlab的仿真结合，从过程上看，Multisim体现了电路搭建和实验操作过程，Matlab体现了算法分析过程，将虚拟的实践和理论计算结合起来；从结果上看，针对问题(1)，Multisim得到了UR2和UC1的波形图如图5所示，相应的Matlab仿真得到了UR2和UC1的波函数和相位如图8所示实现了数与形的结合，针对问题(3)，Matlab得到的C1和R2的结果如图9所示，又可以为Multisim的仿真操作提供指导，避免了操作的盲目性。

3 结束语
提出—种Multisim和Matlab软件相结合的方式进行电路仿真，弥补了各自的不足，使仿真效果达到最佳。所提供的仿真方法也不失为一种解决问题的有效途径，判断电路故障、评估产品效果宜偏重于Multisim仿真；要求得到精确的电路参数、需要处理大量的电路计算时宜偏重于Matlab仿真，使用者可根据实际的情况和软件的特点灵活地选择使用。