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71为继电器型非线性特性的模拟电路和静态特性。
图81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~6V和后级运放的放大倍数RXR1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XY显示模式进行观测。
2饱和型非线性环节图72为饱和型非线性环节的模拟电路及其静态特性。
图82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~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XY显示模式进行观测。
3具有死区特性的非线性环节
f图73为死区特性非线性环节的模拟电路及其静态特性。
图83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
uio
R1R2
E
1
E
在临界状态时
R2R1R2
ui0
R1R1R2
E
71
其中,
R1R1R2
。当ui
ui0
时,二极管
D1(或
D2)导通,此时电路的输出电压
为
uo
R2R1R2
ui
uio
1ui
uio
令k1,则上式变为
uokuiuio
72
反之,当uiui0时,二极管D1(或D2)均不导通,电路的输出电压uo为零。显然,
该非
线性电路的特征参数为k和uio。只要调节,就能实现改变k和uio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XY显示模r