1、自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院第七章 非线性控制系统第一节 非线性系统的基本概念第二节 非线性特性的一种线性近似表示 -描述函数第三节 典型 非线性特性的描述函数第四节 分析 非线性系统的谐波平衡分析法第五节 非线性系统性能 改进 及非线性应用小结自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院第一节 非线性系统的基本概念线性控制系统线性控制系统 ：由线性元件组成，输入输出问具有叠加性和均匀性性质。由线性元件组成，输入输出问具有叠加性和均匀性
2、性质。非线性控制系统：非线性控制系统： 系统中有非线性元件，输入输出间不具有叠加性和均系统中有非线性元件，输入输出间不具有叠加性和均匀性性质。匀性性质。 非本质非线性非本质非线性 :能够用小偏差线性化方法进行线性化处理的非线性。能够用小偏差线性化方法进行线性化处理的非线性。本质非线性本质非线性用小偏差线性化方法不能解决的非线性用小偏差线性化方法不能解决的非线性一、非线性系统基本概念一、非线性系统基本概念自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院二、典型非线性特性二、典型非线性特性特征 ：当输入信号超出其线性范围后，输出信
3、号不再随输入信号变化而保持恒定。输入输出放大器的饱和输出特性、磁饱和、元件的行程限制、功率限制等等。1、饱和特性、饱和特性饱和特性对系统性能的影响（ 1）使系统开环增益下降，对动态响应的平稳性有 利。（ 2）使系统的快速性和稳态跟踪精度下降自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院输入输出2、死区特性（ 不灵敏区特性 ）特征： 当输入信号在零位附近变化时，系统没有输出。当输入信号大于某一数值时才有输出，且与输入呈线性关。各类液压阀的正重叠量；系统的库伦摩擦；测量变送装置的不灵敏区；调节器和执行机构的死区；弹簧预紧力；等等
4、。死区特性对系统性能的影响：（ 1）增大了系统的稳态误差，降低了定位精度。（ 2）减小了系统的开环增益，提高了系统的平稳性，减弱动态响应的振荡倾向自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院输出输入3、间隙特性特征：元件开始运动输入信号 a以后，输出随输入线性变化。元件反向运动保持在运动方向发生变化瞬间的输出值；输入反向变化 2a， 输出随输入线性变化。输入输出之间具有多值关系自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院齿轮传动中的齿隙 液压传动中的油
5、隙死区特性对系统性能的影响：间隙 输出相位滞后，减小稳定性裕量，动特性变坏 自持振荡。自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院输入输出输出输入输出输入输出输入4、继电器特性理想继电器具有饱和死区的单值继电器具有滞环的继电器 具有死区和滞环的继电器包含有死区、饱和、滞环特性自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院具有死区和滞环的继电器的数学表达式自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院继电器特性对系统性能的影响可利用继电控制实现快速跟踪。带死区的继电特性，将会增加系统的定位误差，对其他动态性能的影响，类似于死区、饱和非线性特性的综合效果自动控制理论自动控制理论 第七章第七章CHANGAN UNIVERSITY 长安大学信息工程学院长安大学信息工程学院输入输出在不同输入幅值下，元件或环节具有不同的增益。5、非线性增益液压控制阀中的 圆形窗口；阶梯形窗口；分段斜面；等等。大偏差时，具有较大增益 加快系统响应。小偏差时，具有较小增益 提高零位附近的系统稳定性。
