考研851 自动控制原理
题海 · 题解 · p.458

根据上述表格和等倾线法或利用下列MATLAB程序可得系统的相轨迹和状态响应曲线分别如图8-55和图8-56所示。由图可知,系统存在极限环,状态曲线呈周期运动。

MATLAB程序:exe822.m

t=0:0.01:20;
x01=[-2 -1]';[t,x1]=ode45('sys822',t,x01);x02=[2 1]';[t,x2]=ode45('sys822',t,x02);
figure(1);plot(x1(:,1),x1(:,2),x2(:,1),x2(:,2));grid
figure(2);plot(t,x1(:,1),t,x2(:,1));grid

调用函数:sys822.m

function dx=sys822(t,x)
dx1=x(2);
dx2=-x(2)-x(1)-sign(x(1)-x(2));
dx=[dx1 dx2]';

图:自控原理题海_p458_fig1

图8-55 系统的\(\dot{x}-x\)相轨迹(MATLAB) 图8-56 系统的状态响应曲线(MATLAB)

8-23 设非线性系统结构如图8-57所示,初始条件为\(c(0)=0.2,\dot{c}(0)=0\)。试在\(\dot{x}-x\)平面上绘出上述初始条件下的相轨迹,并分析系统的运动。

图:自控原理题海_p458_fig2

图8-57 非线性系统结构图

简化系统结构如图8-58所示。

根据滞环继电特性分区间列写微分方程

\[ \begin{cases} \ddot{x}+2\dot{x}+10=0, & x>1 或 x>-1,\dot{x}<0 \\ \ddot{x}+2\dot{x}-10=0, & x<-1 或 x<1,\dot{x}>0 \end{cases} \]

可知系统的三条开关线:\(x=1,\dot{x}>0;x=-1,\dot{x}<0\)\(-1<x<1,\dot{x}=0\)将相平面划