典型非线性环节实验
非线性实验报告实验6
《非线性编辑》实验报告（实验名称：字幕制作）专 业 数字媒体技术班 级 10级（1）班学 号 E10700102学生姓名 郭殷蓉指导老师 吕晓华 杨东鹤浙江理工大学信息电子学院2012年3月29日《非线性编辑》实验6任务书一.实验名称字幕制作二.实验目的Premiere很重要的一个应用就是制作电影片头，标题是片头 的重要组成部分，一个吸引人的标题效果将直接影响观众观赏影片的兴趣。
在Premiere中建立字幕的方法主要要三种，一是可以直接在Premiere中利用Title工具建立中文字幕，二是可以在Photoshop中建立含有文字的图片， 当然其背景应为蓝色或者含有Alpha 通道，然后再输入到Premiere中利用Blue Screen抠像或者Alpha Channel抠像实现字幕叠加，三是可以在3dsmax等三维动画软件中生成三维动画字幕并保存为TGA等格式的图片序列，然后输入到Premiere中。
本实验要求熟练制作字幕。
三.实验环境软件 ：Premiere Pro四.实验题熟练掌握一些标题特效的制作，这些标题特效综合使用了Premiere中的各种手段。
1、七彩霓虹标题的实现2、透明标题的实现3、滚屏字幕的实现4、阴影文字的实现5、立体动画效果标题6、镜像标题7、模糊标题8、球面三维动画标题效果的实现9、颜色渐变标题效果的实现10、动态光晕效果的实现上面大致列举了十种标题特效，实际上能够实现的标题特效远不止这些，对于片头而言，往往还需要组织多个标题同时出现在屏幕中。
但最重要的并不是特效本身，而是如何使我们制作的标题效果能够与整个影片相协调，很多时候并不需要复杂的手段，够用就行。
五、实验要求：1、达到对功能能够熟练操作的程度。
2实验报告要求如下：实验报告的内容包括：实验题目、实验内容及错误和异常分析、截图、运行结果（运行画面的抓屏，抓屏图片要尽可能的小，否则文件太大）。
3、实验报告不按要求上交，不按时上交都会影响实验成绩，不上交者实验成绩0分。
5.10 非线性实验教程
5.10 非线性实验5.10.1 实验目的1. 了解非线性环节的特性。
2. 掌握非线性环节的模拟结果。
3. 进一步学习用Multisim 、MATLAB 仿真软件对实验内容中的电路进行仿真。
5.10.2实验原理实际系统中常见的非线性因素有死区、饱和、间隙和摩擦等。
死区又称不灵敏区,其特性如图5.10.1所示,它的特点是∆≤x ,输出量y=0,当∆>x 时,y 与x 呈线性关系。
图中A 是死区范围,βtg K =是死区段特性直线段的斜率。
图5.10.1 死区特性具有饱和特性的元件较多,几乎各类放大器和电磁元件都会出现饱和现象,饱和特性如图5.10.2所示。
A图5.10.2 饱和特性间隙也是控制系统中产见的一种非线性因素,间隙对系统的主要影响:一是增大了系统稳态误差,降低了控制精度,相当于死区的影响;二是使系统过渡过程的振荡加剧,甚至使系统变为不稳定,这一点可以用间隙特性在正弦信号作用下,输出的波形图5.10.3来解释。
由图可见,输出在相位上落后输入角,这相当于在开环系统中引入一个相角滞后环节,从而使系统的相角裕度减小,过渡过程振荡加剧,动态性能变坏,甚至造成系统不稳定。
图5.10.3 间隙特性的输入-输出波形非线性摩擦对系统的影响,随系统的具体情况而定,对随动系统特别是小功率随动系统来说是一个很重要的因素,它的影响从静态方面看,相当于在执行机构中引入死区,会增大系统的稳态误差,降低系统的精度,这一点和死区的影响类同;对动态性能最主要的影响是造成系统低速运动的不平滑性,即当系统的输入轴作低速平稳旋转时,输出轴却是跳动式的跟着旋转,在工程实际中,这种低速爬行现象是很有害的。
5.1.3 实验内容1. 继电器非线性特性模拟电路如图5.10.4(a所示,其输出特性曲线如图5.10.4(b 所示。
(a 继电器非线性特性模拟电路 (b 输出特性曲线图5.10.4 继电器非线性特性2. 饱和非线性特性模拟电路如图5.10.5(a所示,其输出特性曲线如图5.10.5(b所示。
实验六典型非线性环节的静态特性
实验六典型非线性环节的静态特性一、实验目的1．了解典型非线性环节输出——输入的静态特性；2．掌握典型非线性环节电路模拟的研究方法。
二、实验设备同实验一三、实验内容1．继电器型非线性环节静特性的电路模拟；2．饱和型非线性环节静特性的电路模拟；3．具有死区特性的非线性环节静特性的电路模拟；4．具有间隙特性的非线性环节静特性的电路模拟。
四、实验原理控制系统中元件的非线性有很多种，最常见的有饱和特性、死区特性、继电性特性和间隙特性，基于这些特性对系统的影响是各不相同的，因而了解它的输出－输入的静态特性将有助于对非线性系统的分析。
有关上述四种典型非线性元件的静态特性和模拟电路，请参见附录。
五、实验步骤1．利用实验设备，设计并连接继电型非线性环节（可参考本实验附录的图6-1）的模拟电路，完成该环节的静态特性测试；当改变环节参数时，观测其对静态特性的影响。
2．用周期性斜坡或正弦信号测试继电型非线性环节的静态特性调节实验箱上的“信号发生器”单元使其在输出端“OUT2”输出一个周期斜坡信号，（其频率一般均不超过10Hz），将这个斜坡信号接入继电型非线性环节的输入端，用示波器观测该环节输入与输出的静态特性曲线。
3．设计并连接具有死区特性的非线性环节（可参考本实验附录的图6-3）的模拟电路，完成该环节的静态特性测试；当改变环节参数时，观测其对静态特性的影响。
具体步骤请参考本实验的实验步骤2。
4．设计并连接具有间隙特性的非线性环节（可参考本实验附录的图6-4）的模拟电路，完成该环节的静态特性测试；当改变环节参数时，观测其对静态特性的影响。
具体步骤请参考本实验的实验步骤2。
六、实验报告要求1．画出各典型非线性环节的模拟电路图，并选择好参数。
2．根据实验，绘制相应的非线性环节的实际静态特性，与理想的静态特性相比较，并分析电路参数对特性曲线的影响？七、实验思考题1．带回环的继电器特性电路中，如何确定环宽电压？2．模拟继电型电路的特性与理想特性有何不同？为什么？3．饱和特性电路中的限接幅网络改在反馈回路，对特性有何影响？八、附录1．继电型非线性环节其模拟电路和静态特性为:图6-1 继电型非线性环节模拟电路及其静态特性继电特性参数M 是由双向稳压管的稳压值和后级运放的放大倍数的决定的,输入Ui 用正弦信号或周期性的斜坡信号（频率一般均小于10Hz ）作为测试信号。
北航_自控实验报告_非线性环节对系统动态过程的响应
北航_自控实验报告_非线性环节对系统动态过程的响应实验目的：通过非线性环节对系统动态过程的响应实验，了解非线性环节对于系统动态过程的影响，掌握非线性环节对系统稳定性和动态响应的影响机制。
实验原理：在控制系统中，非线性环节是指系统主要由非线性元件组成的一种环节，如饱和环节、死区环节等。
非线性环节通常会引入系统的不稳定性和不良动态响应，使系统产生震荡、振荡或失去稳定等现象。
因此，对于非线性环节对系统动态过程的响应进行研究，可以帮助我们了解非线性环节对系统的影响及其调节方法。
实验装置：实验中使用的实验装置包括非线性环节调节台和数据采集系统。
非线性环节调节台中包含了饱和环节和死区环节两种非线性元件，可以通过改变其参数来调节非线性环节的作用程度。
数据采集系统用于实时采集和记录实验数据。
实验步骤：1.将非线性环节调节台连接至数据采集系统，保证信号传输的稳定性和准确性。
2.打开数据采集系统，并设置相应的实验参数，如采样频率和采样时间等。
3.首先进行饱和环节的实验。
调节饱和环节的幅值参数，并记录系统的响应曲线。
可以观察到，在饱和环节的作用下，系统响应出现了明显的振荡和周期变化。
4.然后进行死区环节的实验。
调节死区环节的参数，并记录系统的响应曲线。
可以观察到，在死区环节的作用下，系统响应出现了滞后和不连续等现象。
5.对比分析两种非线性环节的实验结果，总结非线性环节对系统动态过程的影响机制。
实验结果：通过实验得到的系统响应曲线可以明显观察到非线性环节对系统动态过程的影响。
在饱和环节的作用下，系统响应出现了周期性的振荡，而在死区环节的作用下，系统响应出现了滞后和不连续的现象。
实验总结：通过以上实验，我们可以得出以下结论：1.非线性环节对系统动态过程有显著的影响，会导致系统的稳定性下降和动态响应不理想。
2.饱和环节的作用会引起系统的振荡和周期变化，而死区环节的作用会引起系统的滞后和不连续。
3.针对非线性环节对系统的影响，可以采取相应的控制策略和调节方法，以提高系统的稳定性和动态响应。
实验五典型非线性环节
实验五典型非线性环节一、实验目的1、以运算放大器为基本元件,在输入端和反馈网络中设置相应元件（稳压管、二极管、电阻和电容）组成各种典型非线性的模拟电路。
2、掌握继电器、饱和、死区、间隙特性的模拟电路的搭接,研究非线性环节的特性参数和实际输入特性.二、实验设备1、长余辉双踪示波器2、TDN—ＡC/ACS自动控制原理／计算机控制原理教学实验系统3、配套的电阻、电容、导线等三、实验原理1、继电器特性，见图１图1继电器特性模拟电路理想继电器特性如图２(A）所示。
图中M值等于双向稳压管的稳压值。
图2（A) 理想继电器特性图２（Ｂ）理想饱和特性2、饱和特性图3 饱和特性模拟电路理想饱和特性图中特性饱和值等于稳压管的稳压值，斜率k 等于前一级反馈电阻值与输人电阻值之比，即：k=R ｆ／R３、死区特性死区特性模拟电路图见图4。
图4 死区特性模拟电路死区特性如图5(Ａ）所示.图5(A ） 死区特性 图5（B) 间隙特性图中特性的斜率ｋ为k ＝Ｒf /Ｒ0，死区)(4.0)(12)30/(22V R V R =⨯=∆， 式中R 2的单位ＫΩ,且Ｒ２＝Ｒ1,(实际Δ还应考虑二极管的压降值)4、间隙特性间隙特性的模拟电路图见图６间隙特性如图5(B ）所示。
图中空间特性的宽度Δ(ＯA)为：)(4.0)(12)30/(22V R V R =⨯=∆，式中Ｒ2的单位为K Ω,(Ｒ2＝R １)，特性斜率tg α为：根据上面的式子可知道，改变R 2和Ｒ1可改变空回特性的宽度；改变(tC C 1)或(R R f )可调节特性斜率t ｇα。
图6 间隙特性模拟电路四、实验步骤1、 准备1）选择模拟电路中未标值元件的型号、规格.2)将信号源（Ｕ1 SG ）单元的ST 插针和＋5ｖ插针用“短路块”短接2、 按图１接线,图1中的(a ）和（ｂ)之间的虚线处用导线连接好;(图5—1（a)中，＋5v 与Z 之间,以及－5v 与X 之间用短路块短接)3、 模拟电路中的输入端(U i ）和输出端（U 0)分别接至示波器的X 轴和Y 轴的输入端。
《典型非线性环节》课件
在机器人控制系统中的应用
机器人控制系统中引入非线性环节，可以增强机器人的适应性和灵活性。
在机器人控制系统中，非线性环节如弹性非线性、摩擦非线性等被引入以增强机器人的适应性和灵活 性。弹性非线性可以使机器人在受到外力时产生弹性形变，提高机器人的抗冲击能力；摩擦非线性可 以使机器人在运动过程中考虑摩擦力的影响，提高机器人的定位精度和轨迹跟踪能力。
典型非线性环节
• 非线性环节概述 • 典型非线性环节介绍 • 非线性环节对系统性能的影响 • 非线性环节的应用案例
目录
Part
01
非线性环节概述
定义与特点
定义
非线性环节是指系统中输出与输入不 成正比关系的环节，其特性不能用线 性关系描述。
特点
非线性环节具有饱和、死区、回环等 特性，其行为与输入信号的大小、方 向和偏置状态等有关，表现出高度的 非线性。
常见非线性环节类型
饱和非线性环节
当输入信号超过一定阈值时，输出信号达到饱和状态，不再随输入 信号增大而增大。
死区非线性环节
当输入信号在一定范围内时，输出信号为零，只有当输入信号超过 某一阈值时，输出信号才会发生变化。
回环非线性环节
当输入信号在某一范围内时，输出信号与输入信号呈正比关系，但当 输入信号超过某一阈值时，输出信号开始减小，形成回节介绍
典型非线性环节介绍
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Part
03
非线性环节对系统性能的影响
对系统稳定性的影响
稳定性分析
非线性环节可能导致系统 在某些条件下变得不稳定 ，如饱和非线性或死区非 线性。
动态响应
非线性环节可能导致系统 在受到扰动时产生不稳定 动态响应，如振荡或发散 。
非线性环节可能影响系统 的响应时间，使系统在达 到稳态时需要更长的时间 。
非线性环节实验报告
非线性环节实验报告引言非线性系统在现实生活中的广泛应用引起了研究者们的极大关注。
非线性环节作为其中的重要组成部分，对系统的稳定性和性能起着至关重要的作用。
本实验通过建立一个非线性环节的模型，探究其对系统行为的影响，并分析非线性环节的性能和稳定性特性。
实验目的1. 建立一个非线性环节的数学模型；2. 分析非线性环节对系统行为的影响；3. 考察非线性环节的性能和稳定性特性。
实验原理非线性环节是指输入与输出之间不满足线性关系的部分。
在控制系统中，非线性环节可能会导致系统产生不确定性和非稳定的行为。
为了研究非线性环节的特性，本实验使用了一个常见的非线性函数作为实验模型，即sigmoid函数。
Sigmoid函数定义如下：f(x) = \frac{1}{{1+e^{-ax}}}其中，x代表输入，a代表一个可调节的参数，f(x)代表经过非线性环节后的输出。
实验步骤1. 首先，我们需要选择合适的参数a值来控制sigmoid函数的形状。
较小的a 值将导致sigmoid函数的输出变化更缓慢，而较大的a值则会使函数的曲线更陡峭。
本次实验选择a=2作为sigmoid函数的参数。
2. 在Matlab或Python等工具中编写代码，根据sigmoid函数的表达式计算输入x对应的输出f(x)。
3. 绘制x与f(x)之间的关系曲线，观察并分析非线性环节对系统行为的影响。
实验结果根据实验步骤所给出的sigmoid函数表达式和参数，我们得到了如下结果：import numpy as npdef sigmoid(x, a):return 1 / (1 + np.exp(-a * x))x = np.linspace(-10, 10, 100)a = 2y = sigmoid(x, a)import matplotlib.pyplot as pltplt.plot(x, y)plt.xlabel('Input (x)')plt.ylabel('Output (f(x))')plt.title('Nonlinear Link Function')plt.grid(True)plt.show()如上所示的代码及其运行结果，绘制了sigmoid函数的输入和输出之间的关系曲线。
非线性实验报告
非线性系统的相平面分析----典型非线性环节一．实验目的1．了解和掌握各种典型非线性环节的数学表达式。
2．用相平面法观察和分析分别由模拟电路和函数发生器产生的典型非线性环节的输出特性。
二．实验原理及说明实验以运算放大器为基本元件，在输入端和反馈网络中设置相应元件（稳压管、二极管、电阻和电容）组成各种典型非线性的模拟电路，模拟电路见图3-4-5 a~ 图3-4-8a 所示。
本实验箱在函数发生器（B5单位）中，还堤供用CPU 做成的典型理想非线性模块，其特性参数可由用户自行设定，它将更方便进行以后的非线性控制系统实验。
1．继电特性理想继电特性的特点是：当输入信号大于0时，输出U 0=+M ，输入信号小于0，输出U 0=-M 。
理想继电特性如图3-4-1所示，模拟电路见图3-4-5，图3-4-1中M 值等于双向稳压管的稳压值，由于流过双向稳压管的电流太小（4mA ），因此实际M 值只有3.7V 。
图3-4-1理想继电特性图3-4-2 理想饱和特性2．饱和特性饱和特性的特点是：当输入信号较小时，即小于|a|时，电路将工作于线性区，其输出U 0=KU i ，如输入信号超过|a|时，电路将工作于饱和区，即非线性区，U 0=M 。
理想饱和特性见图3-4-2所示，模拟电路见图3-4-6，图3-4-2中M 值等于双向稳压管的稳压值，斜率K 等于前一级反馈电阻值与输入电阻值之比，即： K=R f /Ro 。
a 为线性宽度。
3．死区特性死区特性特点是：在死区内虽有输入信号，但其输出U 0=0，当输入信号大于或小于|△|时，则电路工作于线性区，其输出U 0=KU i 。
死区特性如图3-4-3所示，模拟电路见图3-4-7，图3-4-3中斜率K 为：0R R K f =死区)(4.0)(123022V R V R =⨯=∆ 式中R 2的单位K Ω，且R 2=R 1。
（实际△还应考虑二极管的压降值）图3-4-3死区特性图3-4-4 间隙特性4．间隙特性间隙特性的特点是：输入信号从-U i 变化到+U i ，与从+U i 变化到-U i 时，输出的变化轨迹是不重叠的，其表现在X 轴上是△，△即为间隙。
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实验十典型非线性环节的模拟
一、实验目的
(1)熟悉典型非线性环节的模拟电路。
(2)分析典型非线性环节的输入－输出特性。
(3)掌握非线性特性的测量方法。
二、实验设备
序号 型 号 备 注
1 DJK01 电源控制屏
该控制屏包含“三相电源输
出”等几个模块。
2 DJK15控制理论实验挂
箱 或DJK16控制理论实验挂箱
3 双踪慢扫描示波器
4 万用表
图10-1
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三、实验线路及原理
图10-1为非线性特性的测量接线图。
信号发生器的输出同时接到非线性环节的输入端和示波器的X 轴，非线性环节的输出接至示波器的Y 轴。
X 轴选择开关置于停止扫描位置，这样在示波器上就能显示出相应的非线性特性。
要测试的非线性特性有下列五种，现分别叙述如下：
(1)继电器特性
图10-2(a) 图10-2(b)
实现继电器特性的电路图与其特性分别由图10-2a 和图10-2b 所示。
调节两只电位器的滑动臂，就可调节输出的限幅值M。
(2)饱和特性
图10-3(a) 图
10-3(b)
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实现饱和非线性特性的模拟电路和特性分别由图10-3a 和图10-3b 所示。
它的数学表达式为:
⏐
Ui ⏐≤ ⏐Ui0⏐，tg θ=R2/R1 ± M ， ⏐Ui ⏐ ≥ ⏐Ui0⏐
(3)死区特性
图10-4(a) 图10-4(b)
实现死区非线性特性的模拟电路和特性分别由图10-4a 和图10-4b 所示。
它的数学表达式为:
⏐Ui ⏐≤ Ui0
Uc=
， ⏐Ui ⏐≥Ui0
当⏐Ui ⏐≤ a E /（1-a）时，K=0；
当⏐Ui ⏐> a E/（1-a）时，K= -（1-a）R2/R1，tg θ=（1-a）R2/R1 图中Ui0、θ和K 为死区非线性的主要特征参数。
改变电位器的分位值a，就能改变θ和K。
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(4)回环非线性特性
图10-5(a) 图10-5(b)
实现回环非线性特性的模拟电路图和其非线性特性分别如图10-5a 和10-5b 所示。
它的数学表达式为: ））（（01
21i i c U U a C C U ±−= []1211C a tg ）（
−=−θ 式中 ）（a aE U i −=10，由上式可见，只要改变参数C1、C2和电位器的分位值a，就能改变特性的夹角θ。
(5)带回环的继电器特性
图10-6(a) 图10-6(b)
实现带回环继电器特性的模拟电路图和其特性曲线分别由
图10-6a和图10-6b所示。
这里运算放大器需接成正反馈。
其反馈系数为 K=R1/（R1+R2），显然，R2越小，正反馈的系数K越大，说明正反馈越强。
环宽的电压Ui0与输出限幅电压M和反馈系数K有关，其关系为 Ui0=KM。
四、思考题
(1)如果限幅电路改接在运算放大器的反馈回路中，则非线性特性将发生什么变化。
(2)带回环的继电器特性电路中，如何确定环宽电压？
(3)比较死区非线性特征值的计算值与实测数据，分析产生误差的原因。
(4)比较饱和非线性特征值的计算值与实测数据，分析产生误差的原因。
五、实验方法
(1)根据典型非线性环节设计相应的模拟电路图。
(2)调节信号发生器的周期为1S左右，按图8-48接线。
(3)用示波器（或X – Y记录仪）观察并记录各种典型非线性特性。
(4)调节相关参数，观察它们对非线性特性的影响。
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