自控原理试验8资料

实验八典型非线性环节的静态特性一、实验目的1. 了解典型非线性环节输出—输入的静态特性及其相关的特征参数；2. 掌握典型非线性环节用模拟电路实现的方法。二、实验内容1. 继电器型非线性环节静特性的电路模拟；2. 饱和型非线性环节静特性的电路模拟；3. 具有死区特性非线性环节静特性的电路模拟；4. 具有间隙特性非线性环节静特性的电路模拟。三、实验原理控制系统中的非线性环节有很多种，最常见的有饱和特性、死区特性、 继电器特性和间隙特性。 基于这些特性对系统的影响是各不相同的，因而了解它们输出－输入的静态特性将有助于对非线性系统的分析研究。1. 继电型非线性环节图 7-1 为继电器型非线性特性的模拟电路和静态特性。图 8-1 继电器型非线性环节模拟电路及其静态特性继电器特性参数M是由双向稳压管的稳压值(4.9 ～6V) 和后级运放的放大倍数(RX/R 1) 决定的，调节可变电位器RX的阻值，就能很方便的改变M值的大小。输入ui 信号用正弦信号或周期性的斜坡信号（频率一般均小于10Hz）作为测试信号。实验时，用示波器的X-Y 显示模式进行观测。2. 饱和型非线性环节图 7-2 为饱和型非线性环节的模拟电路及其静态特性。图 8-2 饱和型非线性环节模拟电路及其静态特性图中饱和型非线性特性的饱和值M等于稳压管的稳压值(4.9 ～6V)与后一级放大倍数的乘积。线性部分斜率k 等于两级运放增益之积。在实验时若改变前一级运放中电位器的阻值可改变 k 值的大小，而改变后一级运放中电位器的阻值则可同时改变M和 k 值的大小。实验时， 可以用周期性的斜坡或正弦信号作为测试信号，注意信号频率的选择应足够低（一般小于10Hz）。实验时，用示波器的X-Y 显示模式进行观测。3. 具有死区特性的非线性环节图 7-3 为死区特性非线性环节的模拟电路及其静态特性。图 8-3 死区特性非线性环节的模拟电路及其静态特性图中后一运放为反相器。由图中输入端的限幅电路可知，当二极管D1（或 D2）导通时的临界电压 Uio 为E1ERRu21io( 在临界状态时 : ERRRuRRR2110i212) (7-1) 其中，211RRR。当0iiuu时，二极管D1（或 D2）导通，此时电路的输出电压为))(1()(212ioiioiouuuuRRRu令)1(k，则上式变为)(ioiouuku (7-2) 反之，当0iiuu时，二极管D1（或 D2）均不导通，电路的输出电压ou 为零。显然，该非线性电路的特征参数为k 和iou 。只要调节，就能实现改变k 和iou 的大小。实验时， 可以用周期性的斜坡或正弦信号作...