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第七章 非线性系统理论. 7.1 非线性系统问题概述. 7.2 常见非线性因素对系统影响. 7.3 描 述 函 数. 7.4 描述函数分析法. 本章作业. End. 7.1 非线性系统问题概述. 7.2. 7.3. 7.4. 何谓 非线性系统 :只要系统中包含一个或一个以上具有非线性静特性的元件,即称为非线性系统。. 非线性系统的 主要特征 :. 系统的稳定性除与结构参数有关外,还与起始偏差的大小有关 。 系统的响应形式与输入信号的大小和初始条件有关。
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第七章 非线性系统理论 7.1 非线性系统问题概述 7.2 常见非线性因素对系统影响 7.3 描 述 函 数 7.4 描述函数分析法 本章作业 End
7.1 非线性系统问题概述 7.2 7.3 7.4 • 何谓非线性系统:只要系统中包含一个或一个以上具有非线性静特性的元件,即称为非线性系统。 • 非线性系统的主要特征: 系统的稳定性除与结构参数有关外,还与起始偏差的大小有关 。 系统的响应形式与输入信号的大小和初始条件有关。 在没有外界周期变化信号输入时,非线性系统完全可能产生具有固定周期和幅值的稳定振荡过程。
7.2 常见非线性因素对系统的影响 7.1 7.3 7.4 • 摩擦特性 • 不灵敏区(死区特性) • 饱和特性 • 间隙特性 • 继电特性 动画演示
N(A) G(jω) 7.3 描述函数 7.1 7.2 7.4 • 描述函数的定义 • 输入输出特性奇对称,即y(x)=-y(-x), A0=0。 • 系统的线性部分具有较好的低通滤波性能。 • 结构图可简化为一个非线性环节和一个线性部分的串联。 • 应用限制条件 • 典型环节描述函数 • 死区特性、饱和特性、继电特性、间隙特性
N(A) G(jω) 7.4 描述函数分析法 7.1 7.2 7.3 • 典型结构 • 闭环特征方程为:1+N(A)G(jω)=0 动画演示 • 稳定性分析 N(A)G(jω)=-1,等幅振荡。 G(jω)包围-1/N(A), 系统不稳定,否则稳定。 -1/N(A)被称为负倒描述函数 。
N(A) G(jω) 自振分析 若当振幅A增大时, -1/N(A)曲线由G(jω)包围的区域(不稳定区)穿出,该交点处存在着稳定的周期运动,该交点是自振点。 动画演示 若曲线G(jω)和曲线-1/N(A)相交,则系统存在周期运动;
1 - -1 -1/N(A) G(jω) 因此,系统存在频率为 ,振幅为2.122的自振荡。 :用描述函数法分析下面非线性系统是否存在自振?若存在,求振荡频率和振幅。 例7.1 解:
用描述函数法分析下面非线性系统是否存在自振?若存在,求振荡频率和振幅。用描述函数法分析下面非线性系统是否存在自振?若存在,求振荡频率和振幅。 例7.2 解:
本 章 作 业 P286 • 7-1 • 7-3