rM

f lf

CK.0000070600

r 1
; í

L.

~'

BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
ThS. NGUYỄN THỊ PHƯƠNG OANH (Chủ biên)

ÚNG DỤNG MATLAB
PHÂN TÍCH VÀ GIẢI BÀI TẬP

LÝ THUYẾT MẠCH
M6 T

X U Ấ T BẢN KH OA H ỌC VÀ K Ỹ TH U Ậ T



__________ Bộ CƠNG THƯONG - TRƯỞNG ĐẠI HỌC SAO ĐỊ__________
ThS. N G U Y Ễ N T H Ị P H Ư Ơ N G O A N H (C h ủ b iê n ) - T h S . P H A N V Ă N P H Ù N G
T hS. B Ù I Đ Ì N H T H U Ầ N - T hS. N G U Y Ê N Q U A N G C Ư Ờ N G

ÚNG DỤNG MATLAB PHÂN TÍCH VÀ
GIẢI BÀI TẬP LÝ THUYẾT MẠCH

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT



MỤC LỤC

LỜI NÓI Đ AU ............................................................................................................................................

PhẦN I

NGHIÊN cúu TỔNG OUAN VỀ PHẦN MẺM MATLAB
/. C ơ BÀN VÈ PHÄN

mềm

MATLAB .......................................................................

1.1. G IỚ I T H IỆ U C H U N G VÈ PHẰN M ÈM M ATLAB ............................................
1.2. KHỞ I Đ Ộ N G , T H O Á T KHỎI C H Ư Ơ N G T R ÌN H .............................................
1 3 CÁC M EN U LỆNH ....................................................................................................
1.4. BIỀN, KHÔ NG G IAN LẢM V IỆ C T R O N G M ATLAB ......................................

1.5. QUY ƯỚC VÈ DẢU CÁC PHÉP TOÁN TRONG MATLAB ......................
1.6. C Á C PH ÍM TẮT T R O N G M A T L A B ......................................................................

'ểttưưnp ỉ . NH Ậ P , x ử LÝ D Ữ LIỆU V À LẬP TR ÌN H M -F ILE T R Ê N M A TL A B ...............
2.1 S Ổ P H Ứ C T R O N G M ATLAB ................................................................................

2.2. MA TRAN VÀ CÁC HÀM x ử LÝ VỚ I MA T R Ậ N ............................................
2.3. CÁC HÀM C ơ BẢN T R O N G MATLAB ..............................................................
2.4. LẠP T R ÌN H T R Ê N M -F IL E .....................................................................................
2.5. CẤU T R Ú C CÁC CÂU LỆNH Đ IÊ U K H IÉ N ......................................................
2.6. HÀM C O N ......................... .....................................................................................

s. VẼ Đ Ò TH Ị VÀ T Ạ O G IA O DIỆN

..............................................................................

3.1 V Ẽ Đ Ồ TH Ị S ử DỰNG LỆNH PLOT ...................................................................
3.2. TẠ O KIẺU Đ Ư Ờ N G , DẢU VÀ MÀU .....................................................................
3 3. KIỂU Đ Ồ TH Ị ........ ...................................................................

. .......

. .....

3.4. T Ạ O Đ Ồ TH Ị LƯỚ I, H ộ p C H Ứ A TR Ụ C , NHÃN LỜI C H Ú G I Ả I ...............
3.5. KIÊN T Ạ O H Ệ T R Ụ C TO Ạ Đ ộ ..........

.........................................

3.6. IN HÌNH VẼ, Đ Ồ T H Ị ...... ....... .................................................................
3.7 X ử LÝ VỚ I Đ Ò THỊ ...... ......... .................................................................................
3.8. M Ộ T SỐ Đ Ặ C Đ IÈ M KHÁC CỦA Đ Ồ THỊ T R O N G HỆ T O Ạ Đ ộ PHẢNG
3 9 G IA O D IỆN N G Ư Ờ I s ử D Ụ N G (G U I) T R O N G M A T L A B .........

(Uươn9 1. S IM U L IN K T R O N G M A T L A B


.

.....................................................................................

4.1. K HỞ I Đ Ộ N G S IM U L IN K ...........................................................................................
4 2 C Á C T H Ư V IỆ N C O N T R O N G S IM U L IN K .....
4 .3 T H Ư V IỆ N S IM U L IN K E X T R A S ..........................
4.4. T H Ư V IỆ N S IM P O W E R S Y S T E M ........


ỨNG DỤNG MATIAB PHẦN TÍCH VẢ GIẢI BÀI TẬP LÝ THUYẾT MẠCH

PhÁN II

ÚNG DỤNG MATLAB GIẢI MẠCH ĐIỆN
5. PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH ĐIỆN XOAY CHIÈU MỘT PHA ............................ 93
5.1. MƠ HÌNH MẠCH ĐIỆN THEO QUAN ĐIẾM NĂNG LƯỢNG .....................93
5.2. NGUỒN HÌNH SIN VÀ CÁC THƠNG SỐ ĐẠC TRƯNG ............................ 99
5.3. PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH THUẰN TRỞ .................................................102
5.4. PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH THUẦN c ả m ................................................ 108
5.5. PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH THUẢN D U N G .............................................. 112
5 6 PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH RLC NỐI TIÉP .............................................. 116
BÀI TẬP CHƯƠNG 5 ........................................................................................... 140

ư * y 6. ỨNG DỤNG MATLAB PHÂN TÍCH MẠCH PHỨC TẠP CĨ NGUỒN
HÌNH SIN ở CHÉ ĐỌ XÁC LẠP ................................................................................143

6.1.
6.2.
6.3.

6.4.
6 5.
6.6.
6.7.

BIẺU DIỄN CÁC THÔNG SỔ CỦA MẠCH BÁNG s ố PHỨC ................. 143
PHƯƠNG PHÁP DÒNG ĐIỆN NHÁNH ...................................................... 145
PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN THẾ N Ú T ................................................................ 151
PHƯƠNG PHÁP DÒNG ĐIỆN VÒNG ........................................................ 158
PHƯƠNG PHÁP BIÉN ĐỔI TƯƠNG Đ Ư Ơ N G ............. ............................ 163
PHƯƠNG PHÁP XÉP CHÒNG ................................................................... 172
XÂY DỰNG GIAO DIỆN GIẢI MẠCH TRÊN PHẢN m è m MATLAB ..... 176

BÀI TẠP CHƯƠ NG 6 .................................................................................................. 185
M H ỹ 7. MẠNG HAI C Ử A .................................................................................................... 189

7.1.
7.2.
7.3.
7.4.

MƠ HÌNH MẠNG HAI C Ử A ...........................................................................189
MẠNG HAI CỬA c ơ SỞ .............................................................................. 190
CÁC THÔNG s ố MẠNG HAI CỬA A, B, Y, z, G, H .................................192
BÀI TẬP ÁP DỤNG ..........................................
...........
........................ 198

BÀI TẠP CHƯ Ơ NG 7 ...............

8.1.
8.2
8.3.
8.4.
BÀI

215

XOAY CHIÈU BA PHA ..................................... 217

KHÁI NIỆM CHUNG ......................................................................................217
PHÀN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH BA PHA ĐỐI XỨNG ĐÂU Y-Y ....................221
PHẬN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH BA PHA ĐỐI XỨNG ĐÂỤ A-A.................... 225
PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH BA PHA KHƠNG ĐỐI XỨNG .................... 232
TẠP CHƯƠNG 8 ...................................... ....................................................256

ưanỹ 9. PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ TRONG MẠCH ĐIỆN .................................258
9.1. KHÁI NIỆM CHUNG ..................................................................................... 258
9.2. PHƯƠNG PHÁP GIẢI MẠCH QUÁ Đ ộ ..................................................... 260
9.3. KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH QUÁ Đ ộ BÀNG PHƯƠNG PHÁP
TÍCH PHÂN KINH ĐIỂN ...............................................................................264
9 4 KHẢO SÁT Q TRÌNH QUÁ Đ ộ BÀNG PHƯƠNG PHÁP
TOÁN T ử LAPLACE .................................................................................... 279
BÀI TẬP CHƯƠNG 9 ........................................................................................... 296
I LIỆU THAM K H Ả O ........................................................................................................... 299


n ó i đ ầu

L

ý thuyết mạch điện là kiến thức cơ sở quan trọng đói với kỹ sư, cử nhăn, kỹ thí
viên ngành điện, điện tử để phân tích, thiết kế mạch điện, điện tử nói riêng

phân tích hệ thống điện nói chung. Do đó, đoi với cán bộ kỹ thuật công tác trong ngà
điện, điện tứ, việc hiếu, áp dụng các lý thuyết về mạch điện trong các bài tốn mạch đó
vai trị hết sức quan trọng.
Các bài tốn lý thuyết mạch nói chung xuất ph át từ mơ hình mạch điện theo qu
điểm năng lượng và hai luật Kirchoff. Xuất ph át từ mơ hình mạch, xây dựng các phưo
trình Kirchoff để tính tốn các thơng số của mạch, vấn đề đặt ra, với các mạch phức tạ'ị
số lượng phương ừ-ình Kircho f f lớn nên việc giải mạch điện gặp nhiều khó khăn.
Đe năng cao hiệu quả trong quá trình giải mạch điện thì việc sử dụng phần m
Matlab là giải pháp tốt. Matlab cùng tập lệnh đa dạng rắt mạnh để thực hiện các bài tc
khác nhau, đặc biệt là các hệ phương trình tuyến tính, phi tuyến hay các bài tốn về i
trận cho kết quả nhanh chóng và chính xác. Matlab cho phép xử lý dữ liệu, biểu diễn
họa đơn giàn, giúp người sử dụng có thế quan sát kết quà trực quan.
Với mong muốn giúp bạn đọc có cái nhìn tống quan vé Matlab và Lý thuyết mọ
đặc biệt là sử dụng M atlab để giải bài tập Lý thuyết mạch, nhóm tác già chúng tôi đã b
soạn cuốn sách “ử n g dụng M ATLAB phân tích và g iã i bài tập lý thuyết m ạ ch ”. C i
sách trình bày hai vấn đề quan trọng là giới thiệu về phần mềm M atlab và sử dụng Mat,
để giải một số bài tập lý thuyết mạch. Nhóm tác gia đã cố gắng tạo ra một hệ thống bài I
kết hợp phần mềm mô phỏng nhằm giúp bạn đọc d ễ dàng hệ thống được kiến thức gi
bớt thời gian tính tốn, nâng cao kỹ năng tư duy, lập trình, phân tích hệ thống.
Trong q trình biên soạn, nhóm tác giả đã tham khào các ỷ kiến của đồng ngh
và tìm tịi tài liệu. Song nội dung cuốn sách khó tránti'khỏi thiếu sót, chúng tơi rất mc
nhận được sự góp ý chân thành cùa bạn đọc để lần tái bán sau được hồn thiện hơn
Mọi ý kiến đóng góp xúi gửi vể địa chi: Khoa Điện, Trường Đ ại học Sao Đỏ - s ố
Thái Học, phường Sao Đò, thị xã Chí Linh, tinh Hài Dương.
Xin trân trọng cảm ơn!

C ác tá c ,



PhẦNl
NCHIẺN cứu TổNC QUAN
VÊ' PHẦN MỀM MATLAB

yỏA ư ơnỹ /

Cơ BẢN VỀ PHẦN MỀM MATLAB
1.1.

G IỚ I TH IỆU CHUNG VÊ PHẦN MỀM MATLAB
M atlab là một phần mềm ứng dụng chạy trong môi trường W indow s do hãn

M athW orks sản xuất và cung cấp. N ó tích hợp các cơng cụ rất mạnh phục vụ tính tốn, lậ
trinh, thiết kế, mô phỏng.... Trong một môi trường rất dễ sử dụng, trong đó các bài tốn V
các lời giải được biểu diễn theo các ký hiệu toán học quen thuộc.
Các ứng dụng điển hình là:
- Tốn học và tính tốn.
- Phát triển thuật tốn.
- Tạo mơ hình, mơ phỏng và tạo giao thức.
- Khảo sát. phân tích số liệu.
- Đ ồ hoạ.
- Phát triển ứng dụng, gồm cà xây dựng giao diện người dùng đồ hoạ G U I.
M atlab là viết tắt cùa hai từ tiếng Anh: M atrix Laboratory (Phịng thí nghiệm rr
trận). Ban đầu M atlab được viết chỉ đế phục vụ cho việc tính tốn ma trận. Qua thời gia
nó được phát triển thành một cơng cụ mạnh, hữu ích, một ngơn ngữ của kỹ thuật. Tror
mơi trường đại học, nó là một cơng cụ chuẩn cho các khoá học mở đầu và cao cấp về to<

học, khoa học, kỹ thuật. Trong công nghiệp, nó là cơng cụ được lựa chọn cho việc phi
tích, phát triển và nghiên cứu hiệu suất cao.


ỨNG DỤNG MATLAB PHÂN TÍCH VÀ GIẢI BÀI TẬP LÝ THUYẾT MẠCH

8

Matlab cung cấp một họ các giài pháp theo hướng chun dụng hố, được gọi là các
Toolbox (hộp cơng cụ). Các Toolbox cho phép người sử dụng và áp dụng các kỹ thuật
chuyên dụng cho một lĩnh vực nào đó. Toolbox là một tập hợp tồn diện các hàm của
Matlab cho phép mở rộng môi trường để giãi các lớp bài tốn cụ thể. Các lĩnh vực trong đó
có sẵn các Toolbox bao như: Xử lý tín hiệu, hệ thống điều khiển, logic mị, mơ phỏng,...
Matlab gồm các phần chính sau:
- Ngơn ngữ Matlab: Là một ngơn ngữ ma trận/mảng cấp cao với các câu lệnh, hàm
cấu trúc dữ liệu, vào/ra, các tính năng lập trinh hướng đối tượng. N ó cho phép lập trinh các
ứng dụng từ nhỏ đến các ứng dụng lớn và phức tạp.
- M ôi trường làm việc Matlab: Bộ các công cụ và phương tiện mà người sử đụng với
tư cách là người dùng hoặc người lập trình Matlab. Bao gồm các phương tiện cho việc
quản lý các biến trong không gian làm việc Workspace cũng như xuất, nhập dữ liệu, các
công cụ phái triển, quản lý, gỡ rối và định hình M -file, ứng dụng cùa Matlab.
- Xử lý đồ hoạ: Bao gồm các lệnh cấp cao cho trực quan hoá dữ liệu hai chiều và ba
chiều, xừ lý ảnh, ảnh động,... Cung cấp các lệnh cấp thấp, cho phép tuỳ biên giao diện đồ
hoạ cũng nhu xây dựng một giao diện đồ hoạ hồn chình cho chương trinh ứng dụng.
- Thư viện toán học Matlab: Tập hợp khổng lồ các thuật toán tính tốn từcác hàm cơ
bản như cộng, trừ, nhân, chia, sin, COS, số phức,... tới các hàm phức tạp hơn nhu nghịch
đảo ma trận, tìm trị riêng của ma trận, phép biến đồi Fourier nhanh,...
- Giao diện chương trình ứng dụng Matlab A P I (Application Program Interface):
Đây là một thư viện cho phép viết các chương trình c và Fortran tương thích với Matlab.
- Simulink: M ơ phỏng các hệ thống động học tuyến tính và phi tuyến. Là một

chương trinh đồ hoạ sử dụng chuột để thao tác cho phép mơ hình hố một hệ thống bằng
cách vẽ một sơ đồ khối trên màn hình. Nó có thể làm việc với các hệ thống tuyến tính, phi
tuyến, hệ thống liên tục theo thời gian, hệ gián đoạn theo thời gian và hệ đa biến,...

1.2. KHỚI ĐỘNG, THOÁT KHỎI CHƯƠNG TRÌNH
1.2.1. Khời động chương trình
Có thể khỏri động Matlab bằng một số cách sau:
\

Cỉ*
— Thường khi cài đặt xong, chương trình tự động tạo một shortcut

(biểu

tượng) trên màn hình máy tính. Có thể khởi động chương trình bằng cách click đúp chuột
vào biểu tượng này.
- Cũng có thể khởi động chương trinh từ Menu start như sau:


•ỹ/«á« / . NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ PHẨN MÉM MATLAB

Start/A ll P ro g ra m s /M A T L A B /R 2 0 0 9 a /M A T L A B R 2009a
ị.

E A G L E L a y o u t E d ito r 5 .6 .0

•

4* G a m es
Jr. In t e r n e t D o w n lo a d M a n a g e r

4. M a in t e n a n c e

i MATLAB...

D o c u m e n ts

.1." R 2 0 0 9 a

P ic tu r e s

A c t iv a t e M A T L A B R 2 0 0 9 a
D e a c t iv a t e M A T L A B R 2 0 0 9 a
M A T LA B R 2009a
*.

M ic r o s o f t O f f ic e

0 , M ic r o s o f t V is u a l B as ic 6 .0
t . M ic r o s o f t W e b P u b lis h in g

C o m p u te r

O r e a d F a m ily R e le a s e 9 .2
,4*. S ie m e n s A u t o m a t i o n

C o n tr o l P a n e l

fc. S o p C a s t
Ju S t a r tu p

ị

T h e K M P Ia y e r

D e v ic e s a n d P r in te r s
I

T riin h Gỏt> b o O C a ii ồ à ò t M a r y in C a n o r!

D e f a u lt P r o g r a m s

1 . V ie t k e y 2 0 0 0
i
1

H e lp a n d S u p p o r t

W in R A R
B ack

I S e j 'T * ọ ^ g r - a r r t ỉ

y* I

*\\e s

Hình 1.1. Khởi động Matlab từ start menu

Sau khi khởi động, giao diện cửa sổ lệnh cùa M atlab xuất hiện như trên hình 1.2.

I 11"o
File

Edit

Debug

Parallel

Desktop

D a 1 1 % £ "> t* :it d ?

Window
Ể)

I

-

Help
C:\Users\Ac

-

0

KƯ

••

Shortcuts ¿ ) How to Add ¿1 What's New
O

New to MATLAB7 Watch this Video, see Demos, or read Getting Started.

h »

I

+ start! Ready

ÍOVR

Hình 1.2. Cửa sổ lệnh của Matlab

Trên giao diên cửa 30 'lệnh gồm các phần cơ bản:
- Thanh công cụ chứa các M enu lệnh.
- Thanh công cụ chứa các biểu tirợng (short cut) thuờng sử dụng: Cho phép ng
dùng thao tác các lệnh m ột cách trực tiếp thông qua biểu tuọmg.

- Cửa sổ hiển thị thông tin về đường dẫn (ngầm định) chứa file , chương trình Y
hành.


I J L ________________________ ỨMG DỤNG MATIAB phan TlCH v a g iải bải t ậ p LỸ t h u y ế t m ạch

- Thanh trạng thái chứa Menu Start cùa Matlab cho phép khởi động các chương trình
ng dụng trong Matlab và hiền thị thơng tin trạng thái làm việc của chuơng trình.

- Phần lớn giao diện cửa sổ lệnh là vùng trống sau dấu »

để người dùng nhập lệnh

3ặc hiển thị thông tin, kết quà thực hiện chương trình.

.2.2. Thốt khỏi Matlab
Có thể thốt khịi chương trinh bằng một trong các thao tác sau:

ớ góc phải (trên cùng) từ cửa sổ lệnh.

- Click chuột vào biểu tượng close

- Từ cửa số lệnh gõ lệnh exit hoặc quit hoặc ấn tơ hợp phím Ctrl+Q.
- Từ Menu File/Exit M A TL A B .

.3. CÁC MENU LỆNH
Trên giao diện cửa sổ lệnh chứa các Menu lệnh, là tập hợp của các nhóm lệnh chức
ăng, được chia thành các Menu cụ thê như sau:

.3.1. Menu File
Khi chọn Menu File từ cửa so lệnh, cứa số hiện ra như trên hình 1.3.
4. MA-^ÍIÍ ’ 3.0 10003»;
ị file

Edit

D
e»r»llel

Ní«.

I CZ. .
0«;Vtop

AWow
►

Htlp

Bltnl. M file

Ctrl»N

* ... V.

Hình 1.3. Menu File trong Matlab

- New: Tạo một file mới (chương trình mới), tùy thuộc vào mục đích sứ dụng, có thề
ì M -file, giao diện người sử dụng (G U I), mô phỏng trên Simulink,...
- Open: M ó một file có sẵn.
- Close Command Window: Dóng cứa sổ lệnh.


M A h / . NGHIÊN CỨU TổNG QUAN VỂ PHẮN MỂM MATLAB
- Imf)ort Data: Xuất dữ liệu đã lưu từ khơng gian làm việc của một file trước đó.
- Save Workspace As: Lưu dữ liệu từ không gian làm việc hiện hành.
- Set Path: Thiết lập đường dẫn ngầm định cho chương trình.
- Page Setup: Đ ịnh dạng trang làm việc.

- Print: In dữ liệu.
- Exit M A T L A B : Thốt khỏi chương trình.

1.3.2.

Menu Edit

Chứa các lệnh hiệu chinh, chình sửa dữ liệu, cửa sổ của M enu Edit nhu trên hình 1

Hình 1.4. Menu Edit trong Matlab

>

Undo: Hùy thao tác vừa thực hiện ngay trước đó.

>

Redo: Ngược lại với lệnh Undo.

>

Cut: Chuyển dữ liệu vào bộ nhớ đệm.

>

Copy: Sao chép dữ liệu vào bộ nhớ đệm.

>

Paste: Dán (lưu) dữ liệu vào vị trí con

trị từ bộ nhớ đệm.

>

Paste to Workspace: Dán (lưu) dừ liệu vào khơng gian làm việc.

V

Select A ll: Lựa chọn tồn bộ ký tự (dữ liệu) hiển thị tại cứa sồ lệnh.

>

Delete: Thực hiện lệnh xóa.

>

Find: T ìm kiếm biến (ký tự) từ cừa sổ lệnh.

r

Find File: T ìm kiếm file.


12

ỨNG DỤNG MATLAB phan TlCH vả giải bài tập lý

>

Clear Command Window: Xóa thơng tin cửa sổ lệnh.

>

Clear Command History: Xóa thơng tin lịch sử thực hiện lệnh.

>

Clear Work Space: Xóa dữ liệu khơng gian làm việc.

thuyết

mạch

1.3.3. Menu Debug
Chứa các lệnh thực hiện hiệu chỉnh các thông số phục vụ q trình mơ phịng trên
Simulink.

1.3.4. Menu Parallel
Chứa các lựa chọn xác định chế độ quản lý chế độ làm việc khi sử dụng nhiều
chương trinh cùng lúc.

1.3.5. Menu Desktop
Chứa các lệnh quản lý màn hình cứa sổ lệnh nhu: Thu nhỏ màn hình cứa sổ lệnh
(Minim ize Command Window), phóng to cửa sổ lệnh (M axim ize Command Window),
tách riêng cửa sổ lệnh (Undock Command Window),...

Hình 1.5. Menu Desktop trong Matlab

1.3.6. Menu Window

Các lệnh lưu thòng tin về các lệnh thực hiện trong chương trình.


fflu in / . NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VẾ PHẦN MÉM MATLAB

u

1.3.7. Menu Help
Các tùy chọn hỗ trợ tài liệu tham khảo, mã nguồn, cấu trúc lệnh,...

1.4.

BIẾN , KHÔNG GIAN LÀM V IỆ C TRONG MATLAB

1.4.1.

Biến trong Matlab

Đ ê xử lý dữ liệu, M atlab tạo ra các biến và gán cho chúng giá trị xác định.

a. Tên biến

Tên biến phải bắt đầu bằng một chữ cái, sau đó có thể là số hoặc gạch dưới hoặc k
tự nhưng không được vượt quá 32 kí tự.
Tên biến được phân biệt bời chữ cái hoa hoặc chữ cái thường, để tắt chế độ này ti
cửa sổ lệnh ta gõ:
>> casensenoff
% Ý nghĩa: Tắt chế độ phân biệt chữ hoa, chữ thường.

Biến phải được gán cho một giá trị cụ thể là số. Trường hợp muốn khai báo biến 1

một k í tự hay một xâu kí tự (chẳng hạn như x,y) ta phải khai báo theo cấu trúc:
>> sỵms X ,y
Ý nghĩa: Khai báo X, y là tham số.

b. C ác biến n gẩm định
>

ans: Tự động gán tên này cho kết quả của một phép tính m à ta khơng đặt tên.

>

pi: Trong M atlab khi ta đánh pi.

>

i, j : Đơn vị ảo của số phức.

>

inf: In fin ity - vô cùng lớn.

>

N a N : N o t a number - Biểu diễn dạng bất định: 0 /0 , co/co.

C hú ý : N ếu biến sau được gán trùng tên với biến trước thỉ biến trước không cịn hiệi
lực (bị ghi đè).

1.4.2. Khơng gian làm việc
Đ ể quản lý tên biến cũng như dữ liệu, M atlab tạo ra một vùng nhớ riêng để lưu tri

thông tin gọi là không gian làm việc Workspace. Tất cả các thông tin (dữ liệu) về các biế:

được nhập vào đều được lưu trong Workspace. K h i thoát khỏi M atlab thì mọi thơng tin V


ỨNG DỤNG MATLAB PHẢN TlCH và

14

g iả i bài tap lý th uyết mạch

các hiến sẽ bị mất. Muốn lưu lại thông tin cùa một, nhiều biến hoặc cả không gian làm việc
ta sừ dụng lệnh save. V í dụ:
»save

X

Ý nghĩa: Lưu lại biến X trong không gian làm việc.
>> save X, y
Ý nghĩa: Lưu lại biến X và y trong không gian làm việc.
» s a v e data

Ý nghĩa: Lưu tồn bộ khơng gian làm việc (tất cả các biến đã khai báo) bàng một file
có tên là data với phần mở rộng là *.mat (data.mat).
Muốn xoá biến hoặc không gian làm việc ta thực hiện lệnh clear. V i dụ:
>>clear X

Ý nghĩa: Xố biến X khỏi khơng gian làm việc
»clear

Ý nghĩa: Xố tồn bộ các biến khỏi khơng gian làm việc hiện hành
>>delete data.mat

Ý nghĩa: Xố file có tên data.mat
Muốn sừ dụng dữ liệu về các biến đã lưu trong không gian làm việc ta sừ dụng lệnh
load. V í dụ:
>> load X

Ý nghĩa: Nạp biến X từ không gian làm việc
>> load data

Ý nghĩa: Nạp không gian làm việc trước đó đã được lưu bởi file có tên data.mat
Cần chú ý một đặc điềm cùa Matlab là trong q trình tinh tốn, xừ lý dữ liệu, nếu
biến sau có tên trùng với biến trước đó đã khai báo thì thơng tin của biến được khai báo,
nhập trước đó sẽ bị ghi đè (dữ liệu cùa biến được gán bàng giá trị cùa biến gần nhất được
tính tốn).

1.5. QUY ƯỚC VÊ DẤU CÁC PHÉP TỐN TRONG MATLAB
Matlab cho phép thực hiện các phép toán số học, logic và phép toán quan hệ. Quy
ước về dấu các phép toán được quy ước như sau:


ffl,d n /. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VÉ PHÁN MỀM MATLAB

1.5.1. Quy ước dấu các phép toán số học
Bàng 1.1. Quy ước các phép toán số học
Các phép toán ma trận
TT

Ký hiệu

Ỷ nghĩa

1

=

Thực hiện phép gán

2 ■

+

Thực hiện phép toán cộng

3

-

Thực hiện phép toán trừ

4

*

Thực hiện phép toán nhân

5

/

Thực hiện phép (oán chia phải (tử chia mẵu)

6

\

Thực hiện phép toán chia trái (mẵu chia tử)

7

A

Thực hiện phép toán luỹ thừa
Các phép toán mảng

TT

Ký hiệu

1

+

Thực hiện phép toán cộng màng

2

-

Thực hiện phép toán trừ mảng

3

.*

Thực hiện phép toán nhãn màng

4

./

Thực hiện phép toán chia phải (tử chia mẫu) màng

5

A

Thực hiện phép toán chia trái (mẫu chia tử) mảng

6

A

Thực hiện phép toán luỹ thừa màng

Ý nghĩa

(Các phép toán màng nhãn, chia, luỹ thừa có thêm dấu chấm (.)
ớ trước dấu phép tốn)

Cần lưu ý khi thực hiện xừ lý dữ liệu, Matlab ưu tiên thứ tự các phép toán như sa
l. Ngoặc dơn; 2. Luỹ thừa; 3. Nhân hoặc Chia; 4. Cộng hoặc Trừ.

1.5.2. Quy ước dấu các phép toán logic
Bàng 1.2. Quy ước các phép toán logic
TT

Kỷ hiệu

Ý nghĩa

1

&

Thực hiện phép toán logic “vá" (and)

2

I

Thực hiện phép toán logic "hoặc" (or)

3

'

Thực hiện phép toán logic "đảo" (not)

(Thực hiện với các phần tử tương ứng của hai mảng)


« 1

ỨNG DỤNG MATLAB PHẢN tích và

g iả i bai tập lý th uyết mạch

Phép toán logic chỉ nhận giá trị đúng (truse) hoặc sai (false). Kết quả trả về là 1 (true)
hoặc 0 (false).

1.5.3. Quy ước dấu các phép toán quan hệ
Bảng 1.3. Quy ước các phép toán quan hệ
TT

Ký hiệu

1

==

Thực hiện phép toán quan hệ bằng

2

>

Thực hiện phép toán quan hệ lớn hơn

3

<

Thực hiện phép toán quan hệ nhỏ hơn

4

>=

Thực hiện phép toán quan hệ lởn hơn hoặc bẳng

5

<=

Thực hiện phép toán quan hệ nhỏ hơn hoặc bẳng

6

Ý nghĩa

Thực hiện phép tốn quan hệ khơng bằng (khác)
(Thực hiện với các phần tử tương ứng của hai mảng)

Phép toán quan hệ chi nhận giá trị đúng (truse) hoặc sai (false). Trong Matlab, biểu
thức đúng sẽ trả về giá trị là 1, biểu thức sai sẽ trả về giá trị là 0.

1.6.

CÁC PHÍM TẮT TRONG MATLAB
- 1 hoặc Ctrl + p: Gọi lại các lệnh đã thực hiện trước đó.
- ị hoặc Ctrl + n: Gọi lại lệnh vừa thực hiện trước đó.
— > hoặc Ctrl + f: Chuyển con trỏ sang bên phải 1 ký tự.
- <- hoặc Ctrl + b: Chuyển con trỏ sang trái một ký tự.
- Dấu (;): Ket thúc một dòng lệnh.
- - Ctrl + A hoặc Home: Chuyển con trỏ về đầu dòng.
- Ctrl + E hoặc End: Chuyền con trỏ đến cuối dịng.
- Backspace: Xố ký tự bên trái con trỏ.
- Esc: Xố dịng lệnh.
- Ctrl + K: Xố từ vị trí con trơ đến cuối dịng.


M á* / . NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM MATLAB
- Ctrl + C: Dừng chương trinh đang thực hiện.
- clc: Lệnh xố màn hình.
- elf: Lệnh xố màn hình đồ hoạ.
- input: Lệnh nhập dữ liệu vào từ bàn phím.
- demo: Lệnh cho phép xem các chương trinh mẫu.
- help: Lệnh cho phép xem phần ừợ giúp.
- Ctrl - c: Dừng chương trình khi nó bị rơi vào trạng thái lặp khơng kết thúc.
- Dịng lệnh dài: N ếu dịng lệnh dài q thì dùng ... J để chuyển xuống dịng dưới.
Tóm lại C ơ băn về phần mềm M atlab trong chương 1 trình bày những nội dung Ví
kết quả cơ bản sau:
Khái niệm cơ bàn nhất về phần mềm M atlab như lịch sử phát triển, các ưu điểm Ví
lĩnh vực ứng dụng của phần mềm M atlab. V ó i phương pháp xử lý dữ liệu dạng m a trận
thư viện hỗ trợ các hàm tốn học, mơ hình, đồ họa,... một cách đa dạng ta thấy phần mềư
M atlab không chỉ ứng dụng trong lĩnh vực điện, điện tử mà cịn là cơng cụ hỗ trợ đắc lực
trong các lĩnh vực khác như: cơ khí, động lực học, kinh tế,...

Những thao tác cơ bàn nhất khi làm việc vói phần mềm M atlab: Khởi động, thố
khỏi chuơng trình, chức năng của các M enu lệnh từ cửa sổ lệnh trong M atlab để từ đc
người sử dụng có thể thực hiện khi thiết lập chương trình, chế độ cũng như xử lý dữ liệu ư
cửa sổ lệnh.
Phương pháp đặt tên biến, cách quản lý, xử lý dữ liệu trong không gian làm việc Workspace và quy ước về ký hiệu, chức nàng cùa các phép toán số học, logic, quan hệ
Đồng thời nghiên cứu các phím tắt thơng dụng để hỗ trợ các thao tác khi sử dụnị
phần mềm.


16J

ỨNG DỤNG MATLAB PHẦN TÍCH VÀ GIẢI BAl tạp

lý thuyết mạch

Phép toán logic chi nhận giá trị đúng (truse) hoặc sai (false). Kết quả ừà về là 1 (true)
hoặc 0 (false).

1.5.3. Quy ước dấu các phép toán quan hệ
Bảng 1.3. Quy ước các phép toán quan hệ
Ý nghĩa

7T

Ký hiệu

1

==

Thực hiện phép toán quan hệ bằng

2

>

Thực hiện phép toán quan hệ lớn hơn

3

<

Thực hiện phép toán quan hệ nhỏ hơn

4

>=

Thực hiện phép toán quan hệ lớn hơn hoặc bằng

5

<=

Thực hiện phép toán quan hệ nhỏ hơn hoặc bẳng

6

~=

Thực hiện phép toán quan hệ không bằng (khác)

(Thực hiện với các phần tử tương ứng của hai mảng)

Phép toán quan hệ chỉ nhận giá trị đúng (truse) hoặc sai (false). Trong Matlab, biểu
thức đúng sẽ trả về giá trị là 1, biểu thức sai sẽ trả về giá trị là 0.

1.6.

CÁC PHÍM TẮT TRONG MATLAB
- t hoặc Ctrl + p: Gọi lại các lệnh đã thực hiện trước đó.
- ị hoặc Ctrl + n: Gọi lại lệnh vừa thực hiện trước đó.
— » hoặc Ctrl + f: Chuyển con trò sang bên phải 1 ký tự.
- < - hoặc Ctrl + b: Chuyển con trò sang trái một ký tự.
- Dấu (;): Ket thúc một dòng lệnh.
- J : nhảy xuống dòng dưới.
- Ctrl + A hoặc Home: Chuyển con trỏ về đầu dòng.
- Ctrl + E hoặc End: Chuyển con trỏ đến cuối dịng.
- Backspace: Xố ký tự bên trái con trỏ.
- Esc: Xố dịng lệnh.
- Ctrl + K: Xố từ vị trí con trỏ đến cuối dịng.


» U n /. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ PHẨN MỂM MATLAB

L !I

- Ctrl + C: Dừng chương trinh đang thực hiện.
- clc: Lệnh xố màn hình.
- elf: Lệnh xố màn hình đồ hoạ.

- input: Lệnh nhập dữ liệu vào từ bàn phím.
- demo: Lệnh cho phép xem các chưomg trinh mẫu.
- help: Lệnh cho phép xem phần trợ giúp.
- Ctrl - c: Dùng chương trình khi nó bị rơi vào trạng thái lặp khơng kết thúc.
- Dịng lệnh dài: N eu dịng lệnh dài q thì dùng ... J để chuyển xuống dịng dưới.
Tóm lại C ơ bản về phần mềm M atlab trong chương 1 trình bày những nội dung và
kết quả cơ bản sau:
Khái niệm cơ bản nhất về phần mềm M atlab như lịch sử phát triển, các ưu điểm và
lĩnh vực ứng dụng cùa phần mềm M atlab. V ớ i phương pháp xử lý dữ liệu dạng m a ữận,
thư viện hỗ trợ các hàm tốn học, mơ hình, đồ họa,... một cách đa dạng ta thấy phần mềm
M atlab không chi ứng dụng trong lĩnh vực điện, điện tử mà cịn là cơng cụ hỗ trợ đắc lực
trong các lĩnh vực khác như: cơ khí, động lực học, kinh tế,...
Những thao tác cơ bản nhất khi làm việc với phần mềm M atlab: Khởi động, thoát
khỏi chuơng trinh, chức năng của các M enu lệnh từ cửa sổ lệnh trong M atlab để từ đó
người sừ dụng có thể thực hiện khi thiết lập chương trinh, chế độ cũng như xử lý dữ liệu từ
cửa sổ lệnh.
Phương pháp đặt tên biến, cách quản lý, xử lý dữ liệu trong không gian làm việc Workspace và quy ước về ký hiệu, chức năng của các phép toán số học, logic, quan hệ.
Đồng thời nghiên cứu các phím tắt thơng dụng để hỗ trợ các thao tác khi sử đụng
phần mềm.


ỨNG DỤNG MATLAB PHẢN tích và giải bai tập lý th u y ế t mạch

18 II

NHẬP, XỬ LÝ Dữ LIỆU VÀ
LẬP TOÌNH M-FILE TRÊN MATLAB

2.1. SỐ PHỨC TRONG MATLAB
Matlab cho phép xử lý dữ liệu dưới dạng số phức. Cách nhập một biến phức z=a+jb

như sau:
> >z=a+j*b hoặc:

>>z=a+bj

(i hoặc j là đơn vị ảo, Matlab đều chấp nhận. Nếu viết đơn
vị ảo phia sau phần ào thì khơng cần dấu *)

Vi dụ 2.1. z = 3+j4
»z=3+j *4
Hoặc:
»2=3+4 j

Hoặc:
>>2=3+4 i
Hoặc:
>>z=3 +i *4
Matlab đều cho ra kết quả:
z =

3.0000 + 4.0000Í
Nếu nhập số phức dưới dạng ơle (số mũ): z = mơđun.lac8umen| thì nhập bằng cấu
trúc:
» z = m ơ đun*exp(j*acgumen) Hoặc:
» z = m ơ đun*exp(acgumenj)

Chú ý: acgumen có đơn vị là radian.


» U n /. NGHIÊN CỬU TỔNG QUAN VỀ PHẢN mềm MATIAB

Bảng 2.1. Các hàm xử lý với sá phức
Ý nghĩa

TT

Ký hiệu

1

abs(x)

Tinh trị tuyệt đối của (x)

2

conj(x)

Tính số phức liên hợp của (x)

3

real(x)

Tinh phằn thực của số phức (x)

4

imag(x)

Tinh phần ảo của số phức (x)

5

angle(x)

Tính argume của số phức (x) (kết quả lả rad)

2.2. MA TRẬN VÀ CÁC HÀM x ử LÝ V Ớ I MA TRẬN
2.2.1. Khái niệm
M a trận A có n hàng, m cột được gọi là ma trận cỡ n X m. Được ký hiệu An Xm
Phần tử aij của ma trận A „ X m là phần tử nàm ờ hàng thứ i, cột j . M a trận đơn (số đơn
lẻ) là ma trận một hàng, một cột.
M a trận hàng (1 X m ) số liệu được bố trí trên một hàng.
an a i2 ai3 ... ain,
M a trận cột (n X 1) số liệu được bố tri trên một cột.
an
321
331
ânl

2.2.2. Cách nhập ma trận
M atlab xừ lý dữ liệu dưới dạng vector hoặc ma trận. Cách nhập m a trận trong M atlab
như sau:
> > t e n _ m a _ t r a n = [ h à n g l ; h à n g 2 ; . . . ; h à n g m]

í . . Ci ác, phần tử tr0ng cùng một hàng được Phân bi?' bởi dấu “cách” (space bar) hoặc
dầu phay (,); Các hàng được ngăn cách với nhau bởi dấu chấm phẩy (■)

Vi dụ 2.2. Nhập m a trận a =

^
5

-4


20 I_________________________ ỨNG DỤNG MATLAB PHẦN TÍCH VÀ GIẢI BẢI tap lý thuyết mạch

»a=[l

3;5

-4]

Kết quà nhận được:
a =

1
5

3
-4

2.2.3. Các ma trận đặc biệt
a. Ma trận không - zeros
Tất cả các phần tử trong ma trận đều bàng 0.

Vi dụ 2.3. Tạo ma trận không
»

»

c = zeros (2,3)
c =
0

0

0

0

0

0

d = z e r o s (2)
d =

0
0

0
0

b. Ma trận m ộ t - ones
Tất cả các phần tử trong ma trận đều bàng 1.

Vi dụ 2.4. Tạo ma trận một
>> c = ones (2,3) % Kết quả:

c =
1
1
1
1
1
1
» d = ones (3) % Kết quả:
d =

1
1
1

1

1
1
1

1
1

c. Ma trận ma phương Magic: Tổng tất cả giá trị các phần từ trên hàng = Tồng tất cả
giá trị các phần từ trên cột = Tồng tất cả giá trị các phần từ trên đường chéo cùa ma trận.

Vi dụ 2.5. Tạo ma trận magic
»

A = magic (3)% Két quà:

A=
8
3
4

1
5
9

6
7
?


M ần /. NGHIÊN cứu TỔNG QUAN VỀ PHẢN MỀM MATLAB
d. Ma trận eye: Các phần tử trên đường chéo có giá trị 1, các phần tử khác có giá trị 0.
Vi dụ 2.6. Tạo ma trận >> B = eye

(2)

B =
1

0

0

1

e. M a trận Passca l
»

passcal (4)
ans=
1
1

1

1

1

2

3

4

1

3

6

10

1

4

10

20

2.2.4. Các hàm xử lý với ma trận
a. Tìm m a trận chuyển vị
Phép chuyển đổi véctơ hàng thành véctơ cột gọi là phép chuyển vị. Thực hiện phép
chuyển vị bằng toán tử dấu nháy đơn ( ) .

Vi dụ 2.7. Chuyển vị ma trận A
»

A = [1:3; 4:6; 7:9]% Kết quầ:
A =
1

>> B =

a

2

3

4

5

6

7

8

9

' % Kết quà:

B =
1

4

2

5

7
8

3

6

9

M a trận B được gọi là ma trận chuyển vị của ma trận A.

b. Tìm m a trận nghịch đảo
Nếu A là một ma trận víig và khơng duy nhất, các phương trình A X = 1 và X A = 1
có cùng một lời giải. Lời giải này được gọi là phép nghịch đảo của ma trận A , được biểu
diễn bởi A '1 và được tính tốn bởi hàm inv. Cú pháp: B = in v (A ).

Vi dụ 2.8. T ín h ma trận nghịch đảo
>>A= [ 1: 2 ; 2 : 3]

% Kết qu ả:

'

ụV