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控制系統/常見非線性

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在物理系統中,有一些非線性現象非常常見,被稱為“常見非線性”。這些常見非線性包括滯後現象、間隙和死區。

滯後現象

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繼續以家用恆溫器為例,假設您的恆溫器設定為 70 度(華氏度)。爐子開啟,房子升溫到 70 度,然後恆溫器按預期關閉了爐子。然而,管道中仍然殘留大量的熱量,並且來自地面通風口的熱空氣可能還沒有完全上升到恆溫器的位置。這意味著,在爐子關閉後,房子可能會繼續升溫,甚至達到不舒服的程度。

因此,爐子關閉,房子升溫到 80 度,然後空調開啟。房子的溫度降至 70 度,然後空調再次關閉。然而,房子繼續降溫,然後變得太冷,需要再次開啟爐子。

從這個例子我們可以看出,如果設計不當,開關控制器會導致很大的問題,並且會浪費大量的能量。為了避免這種情況,我們實施了**滯後現象**的概念,它是一組允許溢位輸出的閾值。實施滯後現象後,我們的爐子現在在溫度降至 65 度時關閉,房子緩慢升溫到 75 度,不會開啟空調。這是一個更可取的解決方案。

•間隙是指齒輪箱的輸出軸可以旋轉的角度,而輸入軸不動。間隙是由於製造公差造成的;齒輪需要有一定的間隙,以避免在齧合時卡住。廉價的齒輪箱可能具有 1 度或更大的間隙,而更昂貴的精密齒輪箱幾乎沒有間隙。間隙通常隨著齒輪級數的增加而增加。一些齒輪型別,特別是諧波傳動齒輪(見第 26.1.2 節),專門設計用於接近零間隙,通常透過使用柔性元件實現。

例如:機械齒輪。

死區是一種非線性現象,在這種現象中,系統對給定的輸入沒有響應,直到輸入達到特定水平,或者它可以指在輸入超過某個限制值時輸出變為零的條件。

反向非線性

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反向間隙

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反向死區

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