自动控制原理PPT教学课件-第八章 非线性控制系统分析.ppt

Automatic Control Theory;*;8-1 非线性控制系统概述 8-2 常见非线性特性及对系统运动的影响 8-3 相平面法 8-4 描述函数法 ;8-1 非线性控制系统概述;什么是非线性系统;一、实际系统中的非线性因素;;二、非线性系统的特点;;;;三、非线性系统的分析方法;8-2 常见非线性因素对系统 运动特性的影响;一、非线性环节特性;二、继电特性;2、数学表达式;三、死区特性;2、数学表达式;;*;四、饱和特性;2、数学表达式;*;*;*;五、间隙;2、数学表达式;*;*;六、摩擦;*;*;8-3 相平面法;一、相平面的基本概念;*;例1 弹簧—质量块运动系统如图。;2、相平面法的适用范围;二、线性系统的相轨迹;2、二阶系统;*;三、等倾线作图法;2、作图步骤;3、二阶系统等倾线法;例2 对二阶系统，取 ，画相轨迹，;*;四、相平面上的奇点和奇线;;2、中心点;*;3、稳定焦点;*;4、稳定节点 ;*;5、不稳定焦点 ;6、不稳定节点;7、鞍点;*;8、奇线;*;例：Van der Pol 方程 的极限环。;五、非线性系统相轨迹分析;2、具有分段线性的典型非线性系统相轨迹分析步骤;关于奇点：;1、继电型系统;*;*;*;*;当 时;*;*;*;*;2、速度反馈对继电系统自由运动的影响;*;例 非线性非线性系统如下图所示。设系统开始处于静止状态，试用相平面分析法分析系统对阶跃输入： 的响应性能。K=4 ，T=1。;系统方程为：;;在给定初始条件(R,0)下的一条相轨迹如图中的红线所示。;六、由相平面图求时间解;*;*;8-4 描述函数法;一、描述函数的基本概念;*;其中;例：若非线性特性为;*;*;二、死区特性的描述函数;2、求取描述函数N(A);*;三、饱和特性的描述函数; ;2、N(A);四、继电型特性的描述函数;*;2、N(A);*;*;*;*;五、用描述函数法分析非线性系统;系统能变换在典型结构形式。 系统的线性部分G(jω)具有很好的低通滤波性能。 输入输出特性是奇函数，或者正弦输入下的输出是时间t 的奇对称函数。（A0=0） 系统若发生自激振荡（稳定的周期运动），假定非线性环节N的输入端的振荡为正弦波。;1、特征方程的解法;2、自激振荡的确定 ;*;*;例 如图所示非线性系统，试判断是否存在自振；若有自振，求出自振的振幅和频率???;*;*;3、系统稳定性分析;本章作业题：