非线性系统的相平面法分析

非线性系统的相平面法分析

实验九 非线性系统的相平面法分析

一．实验目的

1．掌握相平面法分析非线性系统；

2．用相平面法分析非线性二阶系统，并绘制相轨迹图；

二．实验内容

1．搭建继电型非线性二阶系统，观测并绘制其相轨迹图；

2．搭建带速度反馈的继电型非线性二阶系统，观测并绘制其相轨迹图；

3．搭建饱和型非线性二阶系统，观测并绘制其相轨迹图。

三．实验步骤

在实验中观测实验结果时，可选用普通示波器，也可选用本实验台上的虚拟示波器。 如果选用虚拟示波器，只要运行ACES程序，选择菜单列表中的相应实验项目，再选择开始实验，就会打开虚拟示波器的界面，点击开始即可使用本实验台上的虚拟示波器CH1、CH2两通道观察被测波形。具体用法参见用户手册中的示波器部分。

1．继电型非线性二阶系统

实验中所用到的功能区域：

阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、A2、A3、A5、A6。

继电型非线性二阶系统模拟电路如图1-9-1所示

图1-9-1继电型非线性二阶系统模拟电路

（1） 设置阶跃信号源：

A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”；

B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路A1的“IN11”端子相连接；

C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。

（2） 搭建继电型非线性二阶系统模拟电路：

A．将实验电路A1的“OUT1”端子与实验电路A3的“IN31”端子相连接，将A3的“OUT3”与A6的“IN62”端子相连接，A6的“OUT6”与A2的“IN23”端子相连接，A2的“OUT2”与A5的“IN52”相连接，将A5的“OUT5”与A1的“IN13”端子相连接；

B．按照图1-9-1选择拨动开关：

非线性系统的相平面法分析

图中：R1=200K、R2=100K、R3=200K、R4=10K、R5＝10K、R6=10K、 R7=100K、R8=500K、R9=500K、C1=1.0uF、C2=2.0uF、D1、D2为4.7V稳

压管。

将A1的S3、S6、S13，A3的S1、S15，A6的S5、S11，A2的S7、S8、S14，A5的S4、S10拨至开位置；

（3） 连接虚拟示波器：

将A5的“OUT5”与示波器通道CH1相连接， A2的“OUT2”与示波器

通道CH2相连接，将示波器的显示格式改为“XY”型，显示时间改为“5秒”。

（4） 输入阶跃信号，记录在示波器屏幕上显现的继电型非线性二阶系统的相轨迹曲

线。

2．带速度反馈的继电型非线性二阶系统

实验中所用到的功能区域：

阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、A2、A3、A5、A6。

带速度反馈的继电型非线性二阶系统模拟电路如图1-9-2所示

图1-9-2带速度反馈的继电型非线性二阶系统模拟电路

（1） 设置阶跃信号源：

A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”；

B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路A1的“IN11”端子相连接；

C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。

（2） 搭建带速度反馈的继电型非线性二阶系统模拟电路：

A．将实验电路A1的“OUT1”端子与实验电路A3的“IN31”端子相连接，将A3的“OUT3”与A6的“IN62”端子相连接，A6的“OUT6”与A2的“IN23”端子相连接，A2的“OUT2”与A3的“IN33”相连接，A2的“OUT2”与

A5的“IN52”相连接，将A5的“OUT5”与A1的“IN13”端子相连接；

B．按照图1-9-2选择拨动开关：

图中：R1=200K、R2=100K、R3=200K、R4=10K、R5＝10K、R6=10K、 R7=100K、R8=500K、R9=500K、R10=100K、C1=1.0uF、C2=2.0uF、D1、

D2为4.7V稳压管。

将A1的S3、S6、S13，A3的S1、S7、S15，A6的S5、S11，A2的S7、S8、S14，A5的S4、S10拨至开位置；

（3） 连接虚拟示波器：

将A5的“OUT5”与示波器通道CH1相连接， A2的“OUT2”与示波器

非线性系统的相平面法分析

通道CH2相连接，将示波器的显示格式改为“XY”型，显示时间改为“5秒”。

（4） 输入阶跃信号，记录在示波器屏幕上显现的带速度反馈的继电型非线性二阶系统

相轨迹曲线。

3．饱和型非线性二阶系统

实验中所用到的功能区域：

阶跃信号、虚拟示波器、实验电路A1、A2、A3、A5、A6。

饱和型非线性二阶系统模拟电路如图1-9-3所示

图1-9-3饱和型非线性二阶系统模拟电路

（1） 设置阶跃信号源：

A．将阶跃信号区的选择开关拨至“0～5V”；

B．将阶跃信号区的“0～5V”端子与实验电路A1的“IN11”端子相连接；

C．按压阶跃信号区的红色开关按钮就可以在“0～5V”端子产生阶跃信号。

（2） 搭建饱和型非线性二阶系统模拟电路：

A．将实验电路A1的“OUT1”端子与实验电路A3的“IN31”端子相连接，将A3的“OUT3”与A6的“IN62”端子相连接，A6的“OUT6”与A2的“IN23”端子相连接，A2的“OUT2”与A5的“IN52”相连接，将A5的“OUT5”

与A1的“IN13”端子相连接；

B．按照图1-9-2选择拨动开关：

图中：R1=200K、R2=100K、R3=200K、R4=10K、R5＝10K、R6=10K、 R7=100K、R8=500K、R9=500K、R10=10K、C1=1.0uF、C2=2.0uF、D1、D2

为4.7V稳压管。

将A1的S3、S6、S13，A3的S1、S7、S15，A6的S5、S11、S13，A2的

S7、S8、S14，A5的S4、S10拨至开位置；

（3） 连接虚拟示波器：

将A5的“OUT5”与示波器通道CH1相连接， A2的“OUT2”与示波器

通道CH2相连接，将示波器的显示格式改为“XY”型，显示时间改为“5秒”。

（4） 输入阶跃信号，记录在示波器屏幕上显现的饱和型非线性二阶系统相轨迹曲线。

非线性系统的相平面法分析

四．实验结果

根据实验结果绘制下列图形：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8at4.html