【正文】 后P202， 習(xí)題64。第七章 非線性系統(tǒng) 8學(xué)時(shí)1．本章的教學(xué)要求1) 正確理解相平面圖的基本概念。2) 熟練掌握線性二階系統(tǒng)的典型相平面圖及其特征。3) 會(huì)畫出非線性系統(tǒng)工程的典型相平面圖。4) 熟練掌握運(yùn)用相平面法分析非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的方法和步驟。5) 正確理解描述函數(shù)的基本思想和應(yīng)用條件。6) 準(zhǔn)確理解描述函數(shù)的定義、物理意義和求法，并會(huì)靈活應(yīng)用。7) 熟練掌握繼電特性和死區(qū)特性等典型非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)。8) 熟練掌握運(yùn)用描述函數(shù)法分析非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自振蕩的方法和步驟，并能正確計(jì)算自振蕩的振幅和頻率。2．本章講授的重點(diǎn) 本章講授非線性系統(tǒng)的兩種基本分析方法：描述函數(shù)法和相平面法。描述函數(shù)法是一種頻域法，基于諧波線性化的近似分析方法。其基本思想是首先通過(guò)描述函數(shù)將非線性環(huán)節(jié)線性化，然后應(yīng)用線性系統(tǒng)的頻率法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，重點(diǎn)介紹描述函數(shù)法分析穩(wěn)定性和自振蕩的一般步驟。相平面法是分析非線性系統(tǒng)的一種時(shí)域法、圖解法，不僅可以分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自振蕩（極限環(huán)），而且可以求取系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這種方法只運(yùn)用于二階系統(tǒng)，但由于一般高階系統(tǒng)又可用二階系統(tǒng)來(lái)近似，因此相平面法也可用于高階系統(tǒng)的近似分析，重點(diǎn)介紹相平面法分析非線性系統(tǒng)的一般步驟。3．本章的教學(xué)安排 本章講授8個(gè)學(xué)時(shí)，安排了3個(gè)教案、習(xí)題課。[教案71]1．主要內(nèi)容：典型非線性特性；非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)的本質(zhì)差別；相平面概念；2．講授方法及講授重點(diǎn)：由控制系統(tǒng)在不同程度上都存在著非線性。講明有些系統(tǒng)可通過(guò)在工作點(diǎn)附近線性化來(lái)處理，但當(dāng)系統(tǒng)包含有本質(zhì)非線性特性時(shí)，就不能用線性化的方法處理。本講先介紹線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)、本質(zhì)差別，引出典型非線性特性。指出非線性系統(tǒng)不滿足疊加原理。再介紹分析非線性系統(tǒng)的相平面法、描述函數(shù)法。引出相平面概念。3．教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4．注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚非線性系統(tǒng)與線性系統(tǒng)的本質(zhì)差別；5．課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6．作業(yè)：書后p229 71[教案72]1．主要內(nèi)容：相平面法相軌跡的繪制（傾線法）；特殊相軌跡(奇點(diǎn)與極限環(huán))；相平面分析舉例； 2．講授方法及講授重點(diǎn)：相平面法是分析非線性系統(tǒng)的一種時(shí)域法、圖解法，不僅可以分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自振蕩（極限環(huán)），而且可以求取系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這種方法只運(yùn)用于二階系統(tǒng)，但由于一般高階系統(tǒng)又可用二階系統(tǒng)來(lái)近似，因此相平面法也可用于高階系統(tǒng)的近似分析，重點(diǎn)介紹相平面法分析非線性系統(tǒng)的一般步驟。本講先介紹非線性系統(tǒng)的相平面法中相軌跡的繪制（傾線法），討論相軌跡繪制的特點(diǎn)和注意事項(xiàng)。其次介紹非線性系統(tǒng)的奇點(diǎn)與極限環(huán)及具體求法。最后進(jìn)行相平面分析舉例。3．教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4．注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚非線性系統(tǒng)的奇點(diǎn)與極限環(huán)；5．課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6．作業(yè)：書后p230 76,78[教案73]1．主要內(nèi)容：描述函數(shù)法（另一種工程上常用方法）；典型非線性環(huán)節(jié)描述函數(shù)； 描述函數(shù)分析舉例； 2．講授方法及講授重點(diǎn)：描述函數(shù)法是一種頻域法，基于諧波線性化的近似分析方法。其基本思想是首先通過(guò)描述函數(shù)將非線性環(huán)節(jié)線性化，然后應(yīng)用線性系統(tǒng)的頻率法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，重點(diǎn)介紹描述函數(shù)法分析穩(wěn)定性和自振蕩的一般步驟。本講先介紹非線性系統(tǒng)的另一種工程上常用方法描述函數(shù)法，講明描述函數(shù)法是一種近視分析法。其次介紹非線性系統(tǒng)典型非線性環(huán)節(jié)描述函數(shù)及具體求法。最后進(jìn)行描述函數(shù)分析舉例。3．教學(xué)手段：Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4．注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，注意講清楚典型非線性環(huán)節(jié)描述函數(shù)及具體求法；5．課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6．作業(yè)：書后p231 713第八章 離散控制系統(tǒng) 8學(xué)時(shí)1, 本章的教學(xué)要求1) 使學(xué)生掌握采樣過(guò)程與采樣定理。2）使學(xué)生掌握Z(yǔ)變換和Z反變換。3）使學(xué)生掌握離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。4）使學(xué)生掌握離散控制系統(tǒng)的性能分析。2. 本章講授的重點(diǎn) 本章首先介紹離散系統(tǒng)概念，講授的重點(diǎn)是采樣過(guò)程與采樣定理，Z傳遞函數(shù)（脈沖傳遞函數(shù)）定義，開環(huán)系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)和閉環(huán)系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)的求取，系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別，穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算等。3．本章的教學(xué)安排 本課程講授8個(gè)學(xué)時(shí)，安排了5個(gè)教案。 [教案81]1．主要內(nèi)容：1） 采樣控制系統(tǒng)知識(shí)要點(diǎn)2） 離散信號(hào)3） 離散系統(tǒng)概念2．講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先介紹采樣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，分析設(shè)計(jì)采樣控制系統(tǒng)采用的數(shù)學(xué)工具是Z變換，采用的數(shù)學(xué)模型是差分方程和脈沖傳遞函數(shù)。給出離散信號(hào)定義，用圖說(shuō)明一般采樣控制系統(tǒng)（也稱脈沖控制系統(tǒng)）、數(shù)字控制系統(tǒng)（也稱計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)）構(gòu)成。介紹離散控制系統(tǒng)在實(shí)際控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用的主要原因。3．教學(xué)手段： Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4．注意事項(xiàng)：在講授本講時(shí)，應(yīng)注意由于內(nèi)容較多，學(xué)時(shí)少，有些地方需要簡(jiǎn)介。5．課時(shí)安排： 1學(xué)時(shí)。6．作業(yè)：書后p279 81[教案82]1．主要內(nèi)容：1） 采樣過(guò)程與采樣定理2） 保持器2．講授方法及講授重點(diǎn)：在介紹采樣過(guò)程與采樣定理時(shí)，首先給出采樣過(guò)程、采樣開關(guān)的定義，利用圖解釋采樣過(guò)程，由此推出離散模擬信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。然后，分析采樣信號(hào)的頻譜，說(shuō)明連續(xù)信號(hào)x(t)的頻譜|X(jω)|是單一的連續(xù)頻譜，而離散信號(hào)x*(t)的頻譜則是以采樣角頻率ωs為周期的無(wú)窮多個(gè)頻譜之和，由此引出重要定理：采樣定理。強(qiáng)調(diào)由于實(shí)際系統(tǒng)需要用連續(xù)信號(hào)控制被控對(duì)象進(jìn)行工作，因此需要信號(hào)保持，把離散脈沖序列較準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)信號(hào)，說(shuō)明常用的保持器有零階保持器和一階保持器等。 舉例說(shuō)明采樣定理。3．教學(xué)手段： Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4．注意事項(xiàng)：利用圖解釋采樣過(guò)程，采樣過(guò)程和采樣定理應(yīng)重點(diǎn)講解。5．課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6．思考題：一個(gè)具有標(biāo)志的輪子，每轉(zhuǎn)一圈用時(shí)2秒。采用攝像機(jī)拍攝輪子的運(yùn)動(dòng)狀況，拍攝周期取多大時(shí)輪子的運(yùn)動(dòng)不失真？解：輪子的旋轉(zhuǎn)周期，角頻率。 由采樣定理：拍攝頻率 可見： 拍攝周期秒時(shí)輪子的運(yùn)動(dòng)不失真。[教案83]1．主要內(nèi)容：1） Z變換和Z反變換2．講授方法及講授重點(diǎn)：在介紹Z變換和Z反變換時(shí)，應(yīng)說(shuō)明Z變換是分析離散控制系統(tǒng)的重要數(shù)學(xué)工具，利用Z變換可將描述離散系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的差分方程轉(zhuǎn)換為代數(shù)方程，使求解過(guò)程大為簡(jiǎn)化。給出Z變換的定義、計(jì)算方法，簡(jiǎn)介Z變換的基本定理、Z反變換等內(nèi)容。說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用中可以查常用時(shí)間函數(shù)的Z變換和拉普拉斯變換式表。3．教學(xué)手段： Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4．注意事項(xiàng)： 說(shuō)明Z變換是分析離散控制系統(tǒng)的重要數(shù)學(xué)工具，可將描述離散系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的差分方程轉(zhuǎn)換為代數(shù)方程，使求解過(guò)程大為簡(jiǎn)化。5．課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6．作業(yè)：書后p279 82，83單號(hào)[教案84]1．主要內(nèi)容：離散控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 （1）差分方程（2）脈沖傳遞函數(shù)2．講授方法及講授重點(diǎn)：本講首先簡(jiǎn)介差分方程 ，重點(diǎn)介紹脈沖傳遞函數(shù)，給出脈沖傳遞函數(shù)定義，說(shuō)明開環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)的求法。在介紹閉環(huán)系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)時(shí)，需要指出，閉環(huán)離散系統(tǒng)Z傳遞函數(shù)不能從GB(s)和GBe(s)求Z變換得來(lái)，因?yàn)椴蓸娱_關(guān)在閉環(huán)系統(tǒng)中位置不同，其閉環(huán)Z傳遞函數(shù)的結(jié)果也是不一樣的。舉例說(shuō)明采樣開關(guān)在閉環(huán)系統(tǒng)中具有不同配置時(shí)的Z變換函數(shù)Xo(z)， 然后解釋說(shuō)明閉環(huán)離散系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖及輸出采樣信號(hào)的Z變換函數(shù)Xo(z)表。3．教學(xué)手段： Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4．注意事項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，應(yīng)通過(guò)舉例重點(diǎn)講清開環(huán)系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)和閉環(huán)系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)的求取等。5．課時(shí)安排： 1學(xué)時(shí)。6．作業(yè)：書后p279 87 [教案85]1．主要內(nèi)容：離散控制系統(tǒng)的性能分析2．講授方法及講授重點(diǎn)：在講解離散控制系統(tǒng)的性能分析時(shí)，首先說(shuō)明離散系統(tǒng)的性能分析主要包括三個(gè)方面內(nèi)容：系統(tǒng)穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。在介紹離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析時(shí)，應(yīng)畫圖說(shuō)明s平面到z平面的映射關(guān)系，給出線性離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件，重點(diǎn)講解離散系統(tǒng)的勞斯穩(wěn)定性判據(jù)。在講解離散控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)（動(dòng)態(tài)性能分析）時(shí)，應(yīng)畫圖說(shuō)明閉環(huán)極點(diǎn)分布與瞬態(tài)響應(yīng)的關(guān)系。在介紹離散控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差時(shí)，分析不同型別單位反饋離散系統(tǒng)在三種輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，總結(jié)出穩(wěn)態(tài)誤差表，應(yīng)解釋說(shuō)明穩(wěn)態(tài)誤差表的應(yīng)用，學(xué)生應(yīng)會(huì)利用表進(jìn)行穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算。3．教學(xué)手段： Powerpoint課件與黑板講授相結(jié)合。4．注意事項(xiàng)： 在講授本講時(shí)，應(yīng)通過(guò)舉例重點(diǎn)講清系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別，穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算等。5．課時(shí)安排： 2學(xué)時(shí)。6．作業(yè)：書后p279 810，8117．思考題：書后p279 813