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、1 引言,第七章 非线性控制系统分析,非线性:指元件或环节的静特性不是按线性规律变化。,非线性系统:如果一个控制系统,包含一个或一个以上具有非线性静特性的元件或环节,则称这类系统为非线性系统,其特性不能用线性微分方程来描述。,一控制系统中的典型非线性特性下面介绍的这些特性中,一些是组成控制系统的元件所固有的,如饱和特性,死区特性和滞环特性等,这些特性一般来说对控制系统的性能是不利的;另一些特性则是为了改善系统的性能而人为加入的,如继电器特性,变增益特性,在控制系统中加入这类特性,一般来说能使系统具有比线性系统更为优良的动态特性。,非线性系统分析,饱和特性,(2)死区特性,危害:使系统输出信号在
2、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。,(4)继电器特性,功能:改善系统性能的切换元件,(4)继电器特性,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。,本质非线性:不能应用小偏差线性化概念将其线性化非本质非线性:可以进行小偏差线性化的非线性特,二非线性控制系统的特性,(1)对于线性系统,描述其运动状态的数学模型量线性微分方程,它的根本标志就在于能使用叠加原理。
3、而非线性系统,其数学模型为非线性微分方程,不能使用叠加原理。由于两种系统特性上的这种差别,所以它的运动规律是很不相同的。目前,还没有像求解线,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。,(2)在线性系统中,系统的稳定性只与其结构和参数有关,而与初始条件无关。对于线性定常系统,稳定性仅取决于特征根在s平面的分布。但非线性系统的稳定性除和系统的结构形式及参数有关外,还和初始条件有关。在不同的初始条件下,运动的最终状态可能完全不
4、同。如有的系统初始值处于较小区域内时是稳定的,而当初始值处于较大区域内时则变为不稳定。反之,也可能初始值大时系统稳定,而初始值小毕低撤炊晃定。甚至还会出现更为复杂的情况。,(3)在非线性系统中,除了从平衡状态发散或收敛于平衡状态两种运动形式外,往往即使无外作用存在,系统也可能产生具有一定振幅和频率的稳定的等幅振荡。,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。,改变非系统的结构和参数,可以改变自持振荡的振幅和频率,或消除自持振荡。,对线性系统,围绕其平衡状态只有发散和收敛两种运动形式,其中不可能产生稳定的自持振荡。,(4)在线性系统中,输入为正弦函数时,其输
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- 自动控制 原理 课件 第七 非线性 控制系统 分析
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