simulink仿真输出电容电压波形

要求

电路如图所示,t=0时开关打开,已知开关K在打开前电路已经处于稳态,要求建立电路Simulink模型,观察开关打开后0~15s内的电容电压波形 , 要求输出白底黑色线条的波形图,且带坐标标注,横轴为:时间t(s),纵轴为:电压 (V)和波形名称:电容C电压波形。
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前言

本次主要的需求就是通过Simscape创建物理系统模型并且进行仿真。

Simscape使用

打开simscape

在打开simulink之后打开simscape库,Simscape库位置如下
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搭建模型

在库中寻找需要的元件搭建电路。

基本元件

电阻电容电感等基础器件,搭建电路之后需要对其进行幅值,同时搭建电路需要有一个Electrical Reference元件,用作电气接地。
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直流电压源

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电压表

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示波器

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转换器

将输入物理信号转换为Simulink输出信号,将电压表获得的数据用示波器显示,需要使用转换器。
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求解器

对物理模型进行计算
对于物理模型的计算,一定要添加一个求解器,否则会报错
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添加标题,xy轴标签

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点击示波器,配置属性–>画面 修改标题以及Y轴标签选择配置属性–>时间修改x轴标签
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打开视图–>样式 修改背景以及线的颜色

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### 如何在Simulink中使用交流电压表进行测量 #### 创建模型并添加必要的模块 为了在Simulink环境中模拟和测量交流电压,在创建新的Simulink模型之后,需从库浏览器中拖拽相应的电源、负载以及仪表组件到工作区。对于交流电压的测量,通常涉及到电力系统工具箱中的元件。 #### 添加Simscape Electrical库中的AC Voltage Source 选择`Simscape > Electrical > Sources`下的`AC Voltage Source`作为交流电输入源[^1]。该模块允许设置峰值幅度、相位偏移量等参数来定义所需的交流电信号特性。 #### 插入Voltage Measurement模块 同样来自`Simscape > Electrical > Sensors & Transducers`分类下选取`Voltage Sensor`用于监测特定节点上的瞬时电压值。此传感器可以连接至任何感兴趣的电路位置以获取其两端的实时差分电压读数。 #### 连接Scope查看数据 为了让用户能够直观地观察所测得的结果,应当引入一个示波器(`Scope`)。它位于`Commonly Used Blocks`部分内;通过双击打开配置窗口可调整时间轴范围和其他显示选项以便更好地呈现波形特征。 #### 设置求解算法与仿真参数 考虑到物理系统的动态行为可能较为复杂,适当的选择合适的积分步长和离散化策略至关重要。这一步骤涉及到了求解器的选择——即决定采用何种数值方法去近似连续变化的过程。一般而言,默认自动模式已经能满足大多数情况的需求,但对于某些特殊应用场景,则建议手动指定更精确或高效的方案。 #### 应用实例:基于PWM技术的有效值计算 除了上述基础操作外,还可以借鉴另一种间接评估交流电压有效值的技术思路。这种方法依赖于比较待测正弦波形同固定参考水平之间差异所产生的占空比信息来进行量化处理。具体来说就是当两个信号交叉时会产生高低逻辑状态交替变换的现象,而这些周期性的方波序列蕴含着原始波动形态的关键属性。借助MATLAB内置函数或者外部编程接口如Arduino/8051系列MCU配合专用集成电路(比如LM139),就能完成从采集样本到最后得出结论整个流程自动化执行的任务[^2]。 ```matlab % MATLAB代码片段展示如何加载实验数据并与理论曲线对比分析 load('measured_data.mat'); % 假设已保存有实测结果文件 plot(time, voltage,'r',time,fitted_curve,'b'); xlabel('Time (s)'); ylabel('Voltage (V)'); legend('Measured Data','Fitted Curve'); title('Comparison Between Measured and Fitted Values of AC RMS Voltage'); grid on; ```
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