17、非线性系统中的振荡与高频抖动信号的应用

非线性系统中的振荡与高频抖动信号的应用

1. 强迫振荡

强迫振荡与自振荡不同，它并非仅由系统自身维持，而是由外部周期性信号引发，其目的是让系统以相同频率重复这些外部振荡。这种方式的最终效果是使系统被迫以更合适的频率进行振荡。当无法避免不想要的振荡时，这种处理方式能让系统进入更有利的运行模式。

1.1 强迫振荡的特点

• 外部驱动 ：依赖外部周期性信号来产生振荡。
• 频率匹配 ：系统振荡频率与外部信号频率相同。
• 改善运行 ：可使系统在不理想振荡情况下进入更有利模式。

2. 高频抖动信号的影响

2.1 改善系统动态行为

向非线性元件的输入端注入高频信号，能够改善系统的动态行为。抖动信号的频率通常高于系统的带通频率，这样做的目的是让高频信号在系统输出端无法被检测到。当使用这种抖动信号来消除或抑制振荡时，就涉及到信号稳定化的概念。此外，这种方法还常用于减少机械系统中静摩擦的影响，这被称为动态润滑。抖动信号首次应用于带有双位置控制器的机电伺服机构中。

2.2 抖动信号的具体示例分析

2.2.1 对死区非线性的影响

一个带有死区的伺服系统，原本对小幅度信号无响应，但在相应抖动信号的帮助下可以变得有响应。具体过程如下：
- 当对死区类型的非线性元件施加小于死区的谐波信息承载信号时，不会出现输出信号。
- 若在谐波输入信号上叠加高频抖动信号，使组合振幅大于死