自动控制原理课件 第七章 非线性控制系统分析.ppt
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1引言饱和特性危害:使系统输出信号在相位上产生滞后,从而降低系统的相对稳定性,使系统产生自持振荡。危害:使系统输出信号在相位上产生滞后,从而降低系统的相对稳定性,使系统产生自持振荡。功能:改善系统性能的切换元件特点:使系统在大误差信号时具有较大的增益,从而使系统响应迅速;而在小误差信号时具有较小的增益,从而提高系统的相对稳定性。同时抑制高频低振幅噪声,提高系统响应控制信号的准确度。性微分方程那样求解非线性微分方程的通用方法。而对非线性系统,一般并不需要求解其输出响应过程。通常是把讨论问题的重点放在系统是否稳定,系统是否产生自持振荡,计算机自持振荡的振幅和频率,消除自持振荡等有关稳定性的分析上。自持振荡:无外作用时非线性系统内部产生的稳定的等幅振荡称为自持振荡,简称自振荡。2.相平面法二.线性系统的相轨迹奇点:相轨迹的斜率不能由该点的坐标值单值地确定的点称为奇点。(6)三.相轨迹的绘制b.直接积分法四.由相轨迹求时间解五.非线性系统的相平面分析(2)不稳定极限环在极限环附近的相轨迹是从极限环发散出去。在这种情况下,如果相轨迹起始于极限环内,则该相轨迹收敛于极限环内的奇点,如果相轨迹起始于极限环外,则该相轨迹发散至无穷远。一般非线性系统可用分段线性微分方程来描述。在相平面的不同区域内,代表该非线性系统运动规律的微分方程是线性的,因而每个区域内的相轨迹都是线性系统的相轨迹,仅在不同区域的边界上相轨迹要发生转换。区域的边界线称为开关线或转换线。因此,一般非线性系统相轨迹实际上就是分段线性系统相轨迹,我们只需做好相轨迹在开关线上的衔接工作。用相平面法分析非线性系统的一般步骤:例33.描述函数法1.谐波线性化:具有本质非线性的非线性元件在正弦输入作用下,在其非正弦周期函数的输出响应中,假设只有基波分量有意义,从而将本质非线性特性在这种假设下视为线性特性的一种近似。b.非线性特性的描述函数的求取方法二.典型非线性特性的描述函数(2)死区特性描述函数(3)间隙特性的描述函数(4)继电特性描述函数(5)变增益特性的描述函数(6)典型非线性环节串联时的描述函数例2三.非线性控制系统的描述函数分析(2)典型非线性特性对系统的稳定性的影响