第7章

【本章概要】
   以上各章详细讨论了线性定常系统的分析和设计问题。但实际上,完全线性的系统是不存在的。
   对于非线性程度不很严重,且仅在工作点附近小范围内工作的系统,可以将非线性特性线性化,用线性系统进行分析研究。但对非线性程度比较严重的系统,必须非线性理论进行研究,才能得出较为正确的结论。
   目前,研究非线性系统常用的工程方法主要有:描述函数法,相平面法和计算机求解法。
   本章以系统分析为主,以稳定性分析为核心内容,着重介绍在工程上广泛应用的描述函数法。

【学习目标】
   明确描述函数的定义及有关概念,
   掌握用描述函数法分析非线性系统稳定性和分析自振、计算自振参数的方法。

【重点和难点】
   重点:用描述函数法分析非线性系统的稳定性,分析自振和计算自振参数。
   难点:描述函数的推导,相轨迹的绘制。

【基本内容】
   描述函数的定义及有关概念;
   用描述函数法分析非线性系统稳定性和分析自振、计算自振参数的方法。

【关键术语】
   非线性系统(non-linear system):只要系统中包含一个或一个以上具有非线性静特性的元件,即称为非线性系统。描述函数(describing function):非线性元件稳态输出的基波分量与输入正弦信号的复数比定义为非线性环节的描述函数。
   自激振荡(Sustained oscillation):非线性系统在没有外界周期变化信号的作用下,系统中能产生具有固定振幅和频率的稳定的周期运动,称为自激振荡。
   相平面(phase plane):以状态变量为横坐标,以其一阶导数为纵坐标组成的直角坐标平面称为相平面。