非線性時變系統

非線性系統

簡介

非線性系統是指一個系統,如果其輸出不與其輸入成正比，則它是非線性的。從數學上看，非線性系統的特徵是疊加原理不再成立。疊加原理是指描述系統的方程的兩個解之和仍為其解。疊加原理可以通過兩種方式失效。其一，方程本身是非線性的。其二,方程本身雖然是線性的,但邊界是未知的或運動的。

分類

非本質非線性：能夠用小偏差線性化方法進行線性化處理的非線性。

本質非線性：用小偏差線性化方法不能解決的非線性。

線性與非線性的意義與區別

意義

“線性”與“非線性”是兩個數學名詞。所謂“線性”是指兩個量之間所存在的正比關係。若在直角坐標系上畫出來，則是一條直線。由線性函式關係描述的系統叫線性系統。線上性系統中，部分之和等於整體。描述線性系統的方程遵從疊加原理，即方程的不同解加起來仍然是原方程的解。這是線性系統最本質的特徵之一。“非線性”是指兩個量之間的關係不是“直線”關係，在直角坐標系中呈一條曲線。最簡才煉訂慨單的非線性函式是一元二次方程即拋物線方程。簡單地說，一切不是一次的函式關係，如一切高於一次方的多項式函式關係，都是非線性的。由非線性函式關係描述的系統稱為非線性系統。

區別

定性地說，線性關係只有一種，而非線性關係則千變萬化，不勝枚舉。線性是非線性的特例，它是簡單的比例關係，各部分的貢獻是相互獨立的；而非線性是對這種簡單關係的偏離，各部分之間彼此影響，發生耦合作用，這是產生非線性問題的複雜性和多樣性的根本原因。正因為如此，非線性系統中各種因素的獨立性就喪失了：整體不等於部分之和，疊加原理失效，非線性方程的兩個解之和不再是原方程的解。因此，對於非線性問題只能具體問題具體分析。

線性與非線性現象的區別一般還有以下特徵：

（1）在運動形式上，線性現象一般表現為時空中的平滑運動，並可用性能良好的函式關係表示，而非線性現象則表現為從規則運動向不規則運動的轉化和躍變；

（2）線性系統對外界影響的回響平緩、光滑，而非線性系統中參數的極微小變動，在一些關節點上，可以引起系統運動形式的定性改變。在自然界和人類社會中大量存在的相互作用都是非線性的，線性作用只不過是非線性作用在一定條件下的近似。

時變系統

簡介

時變系統(time-varying system)其中一或一個以上的參數值隨時間而變化，從而整個特性也隨時間而變化的系統。時變系統的特點是，其輸出回響的波形不僅同輸入波形有關，而屑雅愚多且也同輸入信號加入的時刻有關。

特點

時變系統的特點是，其輸出回響的波形不僅同輸入波形有關，而且也同輸入信號加入的時刻有關。這一特點增加了分析和研究的複雜性。對謎尋於時變系統來說，即使系統是線性的,也只能採用時間域的描述。描述的基本形式是變係數的微分方程或差分方程。時變系統的運動分析比定常系統要複雜得多。在工程中，套用最廣的是所謂凍結係數法，這一方法的實質是在系統工作時間內，分段將時變參數“凍結”為常值，從而可分段地把系統看成為定常系統進行研究。通常，凍結參數法只對參數變化比較緩慢的時變系統才有效。對時變系統控制的一個可能的方案是，在採用估計器對參數進行線上估計的同時，採用適應控制系統實現控制。

分析

在工程中，套用最廣的是所謂凍結係數法，這一方法的實質是在系統工作時間內，分段將時變參數“凍結”為常值，從而可分段地把系統看成為定常系統進行研究。通常，凍結參數法只對參數變化比較緩慢的時變系統才有效。對時變系統控制的一個可能的方案是，在採用估計器對參數進行線上估計的同時，採用適應控制系統實現控制。