CAD实验五非线性系统仿真

1、实验五 非线性系统仿真【实验目的】1，了解三种典型非线性环节对系统性能的影响2，了解三种典型非线性环节的特性【实验内容】如图所示系统，分别针对以下三种情况加入非线性环节，采用离散相似法进行仿真在A处加入饱和非线性环节在A处加入死区非线性环节在A处加入滞环非线性环节要求：适当改变S同时与非线性环节的情况比较,分析各非线性环节对系统动态性能的影响。程序如下：%-filename:satu.m-饱和非线性子函数function uc=satu(ur,s1)if(abs(ur)=s1)if(ur0)uc=s1;else uc=-s1;end;else uc=ur;end; %-filename:dea

2、d.m-死区非线性子函数function uc=dead(ur,s1)if(abs(ur)=s1)if(ur0)uc=ur-s1;else uc=ur+s1;end;else uc=0;end;%-filename:backlash.m-滞环非线性子函数function Uc,Ubb=backlash(Urb,Ur,Ucb,S1)if(UrUrb)if(Ur-S1)=Ucb)Uc=Ur-S1;else Uc=Ucb;end;else if(UrUrb)if(Ur+S1)=Ucb)Uc=Ur+S1;else Uc=Ucb;end;else Uc=Ucb;end;end;Ubb=Ur;主函数程序：

3、%-filename:sp4.m-P=0.1 1 0.5 1;10 1 1 0;2 1 1 0;0 1 20 0;WIJ=1 0 1;2 1 1;3 2 1;4 3 1;1 4 -1;n=4;Y0=10;Yt0=0 0 0 0;h=0.01;T=0;T0=0;Tf=100;nout=4;A=P(:,1);B=P(:,2);C=P(:,3);D=P(:,4);m=length(WIJ(:,1);W0=zeros(n,1);W=zeros(n,n);for k=1:m if (WIJ(k,2)=0);W0(WIJ(k,1)=WIJ(k,3); else W(WIJ(k,1),WIJ(k,2)=WI

4、J(k,3); end;end;for i=1:n %按环节离散化 if(A(i)=0); %积分或积分环节各系数 FI(i)=1; FIM(i) =h*C(i)/B(i); FIJ (i)=h*h*C(i)/B(i)/2; FIC(i)=1;FID(i)=0; if(D(i)=0); FID(i)= D(i)/B(i); end else FI(i)=exp(-h*A(i)/ B(i);%惯性环节 个比例系数 FIM(i) =(1- FI(i)*(C(i)/A(i); FIJ (i)=h*C(i)/A(i)- FIM(i)* B(i)/A(i); FIC(i)=1;FID(i)=0; if(

5、D(i)=0); FIC(i)= C(i)/D(i)- A(i)/ B(i); FID(i)= D(i)/ B(i); end end endZ=0 0 0 0;S=0 0 0 0;Y=zeros(n,1);X=Y;Uk= zeros(n,1); Ubb=Uk;y=0;t=T0:h:Tf;N=length(t);for k=1:N-1 Ub=Uk; Uk=W*Y+W0*Y0; for i=1:n if(Z(i)=0) if(Z(i)=1) Uk(i)=satu( Uk(i),S(i); end if(Z(i)=2) Uk(i)=dead( Uk(i),S(i); end if(Z(i)=3)

6、Uk(i),Ubb(i)=backlash(Ubb(i),Uk(i),Ub(i),S(i); end end end Udot=(Uk-Ub)/h; Uf=2*Uk-Ub; X=FI.*X+FIM.*Uk+FIJ.*Udot; %各环节状态 Yb=Y; Y=FIC.*X+FID.*Uf; for i=1:n if(Z(i)=0) if(Z(i)=4) Y(i)=satu( Y(i),S(i); end if(Z(i)=5) Y(i)=dead( Y(i),S(i); end if(Z(i)=6) Y(i),Ubb(i)=backlash(Ubb(i),Y(i),Yb(i),S(i); end

7、end end y=y,Y(nout); end plot(t,y,y) hold on仿真结果如下：S=1饱和非线性时，不同的s值S=0与s=5比较接近；s值越大越不容易进入非线性S=5S=3 死区非线性时，不同的s值：S=0S=5S=3S=1滞环非线性时，不同的s值S=0S=3S=5S=1结果分析：饱和非线性对系统动态性能的影响： (1) 饱和特性使系统开环增益下降， 对动态响应的平稳性有利。(2) 如果饱和点过低，则在提高系统平稳性的同时，将使系统的快速性和稳态跟踪精度有所下降。(3) 带饱和的控制系统，一般在大起始偏离下总是具有收敛的性质，系统最终可能稳定，最坏的情况就是自振，而不会造成愈偏愈大的不稳定状态。死区非线性对系统动态性能的影响：(1)当系统前向通道中串有死区特性的元件时，最主要的影响是增大了系统的稳