自动控制原理 第二版课件 教学课件 ppt 作者 王永骥 王金城 王敏 主编 chap8第八章m.ppt

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B1 (8-23) 于是,可求得间隙的描述函数N(A)为 (8-25) (8-26) 4. 继电特性 假定输入 ,继电特性输出为 式中 , A1 (8-27) B1 (8-28) 具死区和磁滞回环继电特性的描述函数N(A)为 (8-29) (8-30) (8-31) 当a = 0 时,可求如图8-14所示继电特性的描述函数为 X(t) e(t) -b b 图8-14 理想继电特性 (8-32) 当m=1,a≠0 时,可求如图8-15所示具死区的继电特性的描述函数为 X(t) e(t) b -b a -a 图8-15 具死区继电特性 (8-33) 当m=-1时,可求得如图8-16所示具滞环的继电特性的描述函数为 X(t) e(t) b -b -a a 图8-16 具滞环继电特性 (8-34) 8.3.3 多重非线性的描述函数 1. 串联非线性 如图8-17所示串联非线性。串联非线性特性的描述函数绝不等于两个非线性描述函数的乘积。 NL1 NL2 x y z 图8-17 串联非线性 假定图8-17中NL1为死区非线性,NL2为饱和非线性,它们串联后复合非线性如图8-18所示 X Y Z x y k1 a1 y z k2 b1 (a) 串联非线性 X Z k1k2 a1 a1+ (b) 复合非线性 z x 2. 并联非线性 并联非线性特性如图8-19所示。 NL1 NL2 x y1 y2 y 图8-19 并联非线性 N(A) = N1(A) + N2(A) + + 例 求如图8-20所示非线性特性的描述函数。 Y=X23 X1 X2 X0 Y + + h -h 图8-20 多重非线性 解: 显然, 求N1(A): ∴ 求N2(A):输入输出为线性关系 N2(A)= 3h2 求N3(A): 求N4(A): 因此,多重非线性的描述函数为 8.3.4 用描述函数法分析非线性系统 一非线性系统结构如图8-21所示,假定输入为零,图中N(A)为非线性环节的描述函数,若 ,则 G1 N(A) G2 H X1’ X1 X2’ X2 Y 图8-21 非线性系统 式中: 假定: 则: 如果 等于X2(t),则意味着产生了自激振荡, 即 : (8-35) (8-36) 综合公式(8-35)(8-36)可得出系统产生自激振荡的条件为 (8-37) 由公式(8-37),将乃魁斯特判据推广应用于非线性系统,可判断系统运动稳定性:线性部分为最小相位系统,若轨线 不包围轨线 ,则系统是稳定的,若轨线 包围轨线 ,则系统是不稳定的,若 与 相交,则意味着系统会产生自激振 荡,交点处 曲线所对应的角频率 为自激振荡的角频率,交点处 所对应的幅值A为自激振荡的振幅值。 图8-22所示 与 的相互关系曲线 Im Im Re Re (a) (b) (c) Im Im Re Re (d) a a’’ a’ b b’ b’’ 图8-22 曲线与 曲线相互关系 自激振荡的振幅和振荡频率由下面二式求得 (8-38) (8-39) 例 一继电控制系统结构如图8-23所示。继电器参数a=1,b=3,试分析系统是否产生自激振荡,若产生自激振荡,求出振幅和振荡频率。若要使系统不产生自激振荡,应如何调整继电器参数。 b a r=0 图8-23 继电控制系统 解:带死区的继电特性的描述函数为 Im Re 令 ,求得极值点 将a = 1 ,b = 3 代入下式 又 令虚部为零求得 将 代人实部求得 令 求得两个振幅值 A1 = 1.11 ,A2 = 2.3 所以自激振荡的振幅为2.3,振荡频率为 。 为使系统不产生自激振荡,可令 可求得继电器参数比 8.4 相平面法 8.4.1 相轨迹及其绘制方法 8.4.2 奇点与极限环 8.4.3 用相平面法分析非线性系统 * * 8 非线性系统理论 8.1 引言 8.2 典型非线性特性的数学描述及其对系统性能的影响 8.3 描述函数法 8.4 相平面法 8.1 引言

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