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实验五 典型非线性环节及具有典型继电 特性的非线性系统研究 非线性控制系统定义： 在构成控制系统的环节中，有一个或一个以上的环节具有非线性特性时，这种控制系统就称为非线性控制系统。 非线性控制系统的分析方法： 1、描述函数法 2、相平面分析法 相平面分析法：是一种用图解法求解二阶非线性常微分方程的方 法。 如果取x和x’作为平面的坐标，则系统的每一个状态均相应于该平面上的一点。当t变化时，这一点在x-x’平面上描绘出的曲线，表征了系统状态的演变过程。这种曲线就叫做相轨迹曲线。 实验五 典型非线性环节及具有典型继电 特性的非线性系统研究 实验五 典型非线性环节及具有典型继 电特性的非线性系统研究（3）死区特性 （4）间隙特性 实验五 典型非线性环节及具有典型继电特性的 非线性系统研究 实验步骤： 1、示波器的调节：在“DISPLAY”键下，将格式设为“XY”,持续时间设为“5秒”或“无限”，CH1、CH2通道的量程用1V或2V；在CH1、CH2通道还未接测量信号前，先将坐标点调到原点。 2、先将M、K调为所要求的值：对应图5－5，将CH1通道接Ui端， CH2通道接Uo端，改变输入旋钮，可在示波器上看到对应该M、K值的继电特性的输入输出特性；改变M或K的值（调节后两个旋钮），则输入输出特性随着改变。 3、将图5－5接入系统，见图5－8。先断开K2,接通K1,使系统在开环情况下偏离平衡点，然后断开K1，接通K2,就会在示波器上出现系统自由运动的相规迹。 4、将图形保存下来。再重复步骤2、3，记录不同M、K下系统自由运动的相轨迹。 实验五 典型非线性环节及具有典型继 电特性的非线性系统研究 XY格式下图像的保存： TDS 210型示波器： 1、打开“Wavestar”软件，点击“New Datasheet”,选择“NotesSheet”，然后按“OK”。 2、双击“Local”下的“Data”,在“Display”下有“ Screen Copy(Mono)”,用鼠标将它拖动到“NotesSheet”中，再在“Edit”菜单中选用“copy”复制，将图黏贴到WORD文档或其它地方。 TDS 1001B型示波器： 1、将U盘插入示波器下端的USB插口； 2、按下“save/recall”菜单按钮； 3、按“操作”显示屏按钮，选择“储存图像”； 4、按“储存”显示屏按钮，示波器自动创建一个新文件并将其存储到文件夹中。 * 几种典型非线性环节的模拟方法（1）继电特性 二、典型继电特性的模拟 图5-5 典型继电特性非线性部件模拟电路图 m=-1~1, k=0~1 图5-6 非线性部件的输入输出 关系曲线 m=1 m=0 m=-1 几种特殊情况下的输入输出特性： 图5-8 具有典型继电特性的非线性系统结构图 二、具有典型继电特性的非线性部件的模拟 图5-7 典型继电特性的结构图 实验五 典型非线性环节及具有典型继 电特性的非线性系统研究 三、实验报告要求： 1、分别画出四种情况下（k=0.5，m=0）；(k=0.5,m=-1) ;（k=0.5，m=+1）；(k=1,m=1)系统的相平面草图，并与实验结果比较。 2、分析实验结果，分别讨论继电特性回差m和线性部分放大系数k对系统运动的影响。 四、注意事项： 1、每次改接电路前必须关掉电源，确认接线无误才能接通电源。 2、示波器的显示方式置为XY方式(按示波器的DISPLAY键），且CH1通道作为X的输入，CH2通道作为Y的输入。 3、运放的“G”点要与“－15V”相连，而不与“A/D、D/A转换器”的“G1”点相连。 4、示波器探头的地线要与实验平台的地（黑色接头）相连。 4、 *