RLC动态电路如图所示,已知R1=4Ω,R2=2Ω,L=1H,C=0.5F,,,求t ≥0s时的电容电压的曲线。采用ode45函数来对常微分方程求数值解;(需提交相应的函数文件截图)
时间: 2024-12-19 19:24:29 浏览: 8
RLC串联电路中,当初始状态给出,即初始电压Uc(0)和电流Ic(0),以及电源电压Us(t)时,可以利用欧姆定律、电感的电压-电流关系(V=L di/dt)和电容的电压-时间关系(Q=C*V,其中Q是电荷量)来建立电路的动态方程组。
对于这个电路,基本的微分方程可以表示为:
1. I = (Us - Uc)/R1 - L * d^2I/dt^2 (根据欧姆定律和电感)
2. Q = C * Uc (电容的电压-电荷关系)
将电感项转换成dI/dt的形式,得到:
d^2Uc/dt^2 + (1/(RC)) * dUc/dt + (1/L) * Uc = Us/R1
在这个问题中,我们需要使用 MATLAB 的 ode45 函数来数值求解这个二阶非线性常微分方程。首先需要将上述方程转化为一阶系统,例如:
dUc/dt = v1
dv1/dt = (-1/(RC)*v1 - (1/L)*Uc + Us/R1)
然后编写 MATLAB 代码,包括定义初始条件、函数形式、边界条件以及调用 ode45 函数。最后的结果会是一个二维数组,包含 t 和 Uc(t) 数据点。
由于这是一个文本环境,无法直接展示函数文件截图,但我可以给你提供一个基本的 MATLAB 示例代码框架:
```matlab
function dydt = rlc_dynamics(t,y,R1,R2,L,C,Us)
% y = [Uc; v1] 或者 [Uc; I] 依据一阶化后的变量选择
Uc = y(1);
v1 = y(2); % 注意这取决于你的一阶化策略
% 微分方程计算部分
dydt = zeros(2,1);
dydt(1) = v1; % Uc的变化率
dydt(2) = (-1/(R1*C))*v1 - (1/L)*Uc + Us/R1; % v1的变化率
end
% 初始条件
y0 = [Uc_initial; 0]; % 你可以设置初始电容电压和电流
tspan = [0, T_max]; % 时间范围
Ts = 0.01; % 时间步长
[t,Uc] = ode45(@rlc_dynamics, tspan, y0, 'RelTol',1e-6, 'AbsTol',1e-9);
% 记录并画出Uc随时间变化的曲线
plot(t,Uc);
xlabel('Time (s)');
ylabel('Capacitor Voltage (V)');
```
你需要根据具体的初始条件(Uc(0), Ic(0), Us(t)),替换 `y0` 及适当的时间范围和精度设置。完成编写后,运行此函数,并附上函数截图显示结果。
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