非线性系统的相平面分析 实验一 典型非线性环节 一．实验要求 1. 了解和掌握典型非线性环节的原理。 2. 用相平面法观察和分析典型非线性环节的输出特性。 二．实验原理及说明 实验以运算放大器为基本元件，在输入端和反馈网络中设置相应元件（稳压管、二极管、电阻和电容）组成各种典型非线性的模拟电路，模拟电路见图3-4-5 ~ 图 3-4-8 所示。 1 ．继电特性 理想继电特性的特点是：当输入信号大于0 时，输出U0=+M，输入信号小于0，输出U0=-M。 理想继电特性如图3-4-1 所示，模拟电路见图3-4-5， 图 3-4-1 中 M 值等于双向稳压管的稳压值。 图 3-4-1 理想继电特性 图 3-4-2 理想饱和特性 注：由于流过双向稳压管的电流太小（4mA），因此实际M 值只有3.7V。 实验步骤： （ 1） 将信号发生器（ B1） 的幅度控制电位器中心Y 测孔，作为系统的-5V~+5V 输入信号（ Ui）： B1 单元中的电位器左边K3 开关拨上（-5V），右边K4 开关也拨上（+5V）。 （ 2）模拟电路产生的继电特性： 继电特性模拟电路见图3-4-5。 图 3-4-5 继电特性模拟电路 ① 构造模拟电路：按图3-4-5 安置短路套及测孔联线，表如下。 （ a）安置短路套 （ b）测孔联线 模块号 跨接座号 1 A3 S1， S12 2 A6 S2， S6 ② 观察模拟电路产生的继电特性：观察时要用虚拟示波器中的X-Y 选项 慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1 单元的电位器，调节范围-5V~ +5V），观测并记录示波器上的U0~ Ui 图形，如下图： 由图得M=3.77V （ 3）函数发生器产生的继电特性 ① 函数发生器的波形选择为‘继电’，调节“设定电位器1”，使数码管右显示继电限幅值为3.7V。 ② 测孔联线： 信号发生器（B1） 函数发生器(B5) 示波器输入端(B3) 幅度控制电位器（Y） → B5（非线性输入）→ CH2（送X 轴显示） B5（非线性输出）→ CH1（送Y 轴显示） ③ 观察函数发生器产生的继电特性：观察时要用虚拟示波器中的X-Y 选项 慢慢调节输入电压（即调节信号发生器B1 单元的电位器，调节范围-5V~ +5V），观测并记录示波器上的U0~ Ui 图形。实验结果如下 1 信号输入 B1（ Y） →A3（ H1） 2 运放级联 A3（ OUT） →A6（ H1） 3 示波器联接 A6（ OUT） →CH1（送Y 轴显示） 4 A3（ H1） →CH2（送X 轴显示） 实验二 二阶非线性控制系统 一．实验要求 1． 了解非线性控制系统的基本概念。...
