自動控制原理第十章非線性控制系統(tǒng)課件

1、第十章非線性控制系統(tǒng)1本章主要內(nèi)容引言相平面法非線性系統(tǒng)的相平面分析描述函數(shù)法非線性系統(tǒng)的描述函數(shù)分析了解 熟悉 掌握210.1引言10.1.1研究非線性控制理論的意義10.1.2非線性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)10.1.3非線性系統(tǒng)的分析綜合方法310.1.1研究非線性控制理論的意義非線性系統(tǒng)定義意義4飽和特性放大器放大器5死區(qū)特性電機(jī)靜摩擦電路的不靈敏區(qū)6在有些場合，它的存在將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定或自激振蕩；但在另外些場合，由于系統(tǒng)不靈敏，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定或者自激振蕩的抑制；有時為了提高系統(tǒng)抗干擾能力，故意引入或增大死區(qū)；在另外一些系統(tǒng)中(例如位置隨動系統(tǒng)中)，死區(qū)的存在，將使穩(wěn)態(tài)誤差與輸入信號大小有關(guān)，誤

2、差增大。7間隙特性齒輪傳動桿系傳動8 控制系統(tǒng)中間隙特性的存在，往往促使系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩。由于間隙特性使輸出信號在相位上產(chǎn)生滯后，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度減小，動態(tài)特性變壞，穩(wěn)態(tài)誤差增加。9繼電器特性1011對非線性問題的處理方式1210.1.2非線性控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1314解tx(t)15解tx(t)11617解1819線性系統(tǒng)123456非線性系統(tǒng)2021許多系統(tǒng)的一些特性，如平衡點(diǎn)的數(shù)量、極限環(huán)的數(shù)量以及這些特性的穩(wěn)定性，會隨著模型參數(shù)的變化而改變，而這些變化都不能用一個參數(shù)化的線性模型來刻畫。2210.1.3非線性系統(tǒng)的分析綜合方法李雅普諾夫第二方法逆系統(tǒng)法滑模（變結(jié)構(gòu)）法微分幾何法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

3、非線性頻域分析法2310.2相平面法10.2.1相平面的基本概念10.2.2相軌跡的繪制方法10.2.3線性系統(tǒng)的相軌跡10.2.4奇點(diǎn)和奇線10.2.5由相軌跡圖求時間響應(yīng)2410.2.1相平面的基本概念與教材定義不同25相軌跡與時域響應(yīng)的關(guān)系2610.2.2相軌跡的繪制方法解2728P34例10.12P35例10.1329與教材定義不同30與教材定義不同3132解330-1-5-31-2-0.67-110-0.5-23435注意兩條特殊的等傾線對應(yīng)系統(tǒng)的兩個極點(diǎn)36注意373.MATLAB相軌跡繪圖法P39例10.14討論：關(guān)于自激振蕩在相軌跡圖上的體現(xiàn)3810.2.3線性系統(tǒng)的相軌跡-3

4、9p44表10.4 二階系統(tǒng)的奇點(diǎn)分類一覽表4010.2.4奇點(diǎn)和奇線奇點(diǎn)小結(jié)平衡狀態(tài)41小結(jié)4243P46例10.1644穩(wěn)定極限環(huán)環(huán)內(nèi)為不穩(wěn)定區(qū)域；環(huán)外為穩(wěn)定區(qū)域。存在自激振蕩。不穩(wěn)定極限環(huán)環(huán)內(nèi)為穩(wěn)定區(qū)域；環(huán)外為不穩(wěn)定區(qū)域。半穩(wěn)定極限環(huán)半穩(wěn)定極限環(huán)4510.2.5由相軌跡圖求時間響應(yīng)關(guān)鍵：找到對應(yīng)點(diǎn)的時間信息。x46增量法txx047圓弧法ABCDxRQP4810.3非線性系統(tǒng)的相平面分析10.3.1具有飽和特性的非線性系統(tǒng)10.3.2繼電型非線性系統(tǒng)4910.3.1具有飽和特性的非線性系統(tǒng)-5051525354555657P58圖10.495810.3.2繼電型非線性系統(tǒng)nhhMema.具有滯環(huán)的三位置繼電特性hMemb.n=1 具有死區(qū)的三位置繼電特性59hMemc.n=-1具有滯環(huán)的兩位置繼電特性Med.動作值和釋放值都很小的理想繼電特性m60若系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示-繼電特性61hMemb.n=1 具有死區(qū)的三位置繼電特性6263646566hKMKMch676869Med.動作值和釋