CAD实验五非线性系统仿真

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functionuc=satu(ur,s1)if(abs(ur)=s1)if(ur0)uc=s1;elseuc=-s1;end;elseuc=ur;end;%------filename:dead.m------死区非线性子函数functionuc=dead(ur,s1)if(abs(ur)=s1)if(ur0)uc=ur-s1;elseuc=ur+s1;end;elseuc=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;elseUc=Ucb;end;elseif(UrUrb)if((Ur+S1)=Ucb)Uc=Ur+S1;elseUc=Ucb;end;elseUc=Ucb;end;end;Ubb=Ur;主函数程序：%------filename:sp4.m------P=[0.110.51;10110;2110;01200];WIJ=[101;211;321;431;14-1];n=4;Y0=10;Yt0=[0000];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);fork=1:mif(WIJ(k,2)==0);W0(WIJ(k,1))=WIJ(k,3);elseW(WIJ(k,1),WIJ(k,2))=WIJ(k,3);end;end;fori=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);endelseFI(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(D(i)~=0);FIC(i)=C(i)/D(i)-A(i)/B(i);FID(i)=D(i)/B(i);endendendZ=[0000];S=[0000];Y=zeros(n,1);X=Y;Uk=zeros(n,1);Ubb=Uk;y=0;t=T0:h:Tf;N=length(t);fork=1:N-1Ub=Uk;Uk=W*Y+W0*Y0;fori=1:nif(Z(i)~=0)if(Z(i)==1)Uk(i)=satu(Uk(i),S(i));endif(Z(i)==2)Uk(i)=dead(Uk(i),S(i));endif(Z(i)==3)[Uk(i),Ubb(i)]=backlash(Ubb(i),Uk(i),Ub(i),S(i));endendendUdot=(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;fori=1:nif(Z(i)~=0)if(Z(i)==4)Y(i)=satu(Y(i),S(i));endif(Z(i)==5)Y(i)=dead(Y(i),S(i));endif(Z(i)==6)[Y(i),Ubb(i)]=backlash(Ubb(i),Y(i),Yb(i),S(i));endendendy=[y,Y(nout)];endplot(t,y,'y')holdon仿真结果如下：饱和非线性时，不同的s值死区非线性时，不同的s值：滞环非线性时，不同的s值结果分析：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态误差，降低了定位精度。(2)减小了系统的开环增益，提高了系统的平稳性，减弱动态响应的振荡倾向。滞环非线性对系统动态性能的影响：(1)降低了定位精度，增大了系统的静差。(2)使系统动态响应的振荡加剧，稳定性变坏。实验总结：S=1S=3S=5S=0与s=5比较接近；s值越大越不容易进入非线性S=1S=3S=5S=0S=1S=5S=3S=0