非线性电路为何这么难??

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 楼主| xukun977 发表于 2021-4-13 18:38 | 显示全部楼层 |阅读模式


要想了解非线性电路的难,首先要对照理解线性时不变的电路的简单。

1,线性系统的特点是满足叠加原理,如果系统还满足时不变的约束,即若输入延迟时间t,则对应的输出也延迟时间t,那么我们落叶知秋------只需要知道任意一个输入对应的相应,那么原理上可以知道对所有其他输入所对应的响应。此时最常用的基本输入函数,是单位冲激函数。此激励对应的响应是权重函数,它包含了线性时不变系统的所有可能模式。一旦知道系统的权重函数,可以推知其它任意激励所对应的响应。


2,如果系统仍旧是线性的,但是为时变系统,此时就不能像线性时不变系统那样,能由某个响应推知其它输入对应的响应,还需要知道所有时间移位下的响应。线性时不变系统对应的是常系数微分方程,而线性时变系统对应的是变系数微分方程,通常这种方程的解析解的计算是困难的,甚至往往是不可能的。

3,非线性系统之所以难以理解,是因为它不遵守叠加原理,更麻烦是即便知道系统的对某一类激励的响应,但是无法据此推知其它类型激励所对应的响应。所以几乎所有的非线性系统研究**,都是、只能研究某一种特殊情形。

4,各种非线性研究方法的优点及(或)缺陷

①相平面法

相平面法对于一阶和二阶系统来说是非常有用的,它可以在二维平面纸上看到系统的所有可能状态,辅以图形技术,可以快速求解相轨迹。
但是对于二阶以上系统,相平面就很难用了。



②李雅普诺夫方法

研究系统的稳定性时,我们无需,也不关系系统对给定初始条件和输入的具体细节,而只关心系统在平衡点附近的状态轨迹,看它是趋近还是远离平衡点即可,这种方法需要先定义个李雅普诺夫函数,表示为V(x),它是状态变量的正定标量函数,这里的x表示状态变量,那么V(x)的时间变化率dV(X)/dx,表示状态变量沿着系统状态轨迹运动,只需看这个函数是正还是负,就能断定系统的稳定性。
对于线性系统,李雅普诺夫函数的研究是透彻的,但是对于非线性系统,想找到合适的李雅普诺夫函数是困难的,所以李雅普诺夫本人也说:用李雅普诺夫定理研究稳定性,原理上是通用的,但是实践中是有局限的。


③级数展开式方法

使用级数的方法,我们关心的是快速收敛问题,所以这种方法要快速高效,那么研究对象只能是轻微的非线性,而且如果假设的解和实际解,形式上差别较大,此时效率较低。例如当系统中有迟滞回线等严重非线性存在,这种方法几乎无用武之地了。
但是级数展开法在理论上仍占据重要的地位。







 楼主| xukun977 发表于 2021-4-13 18:57 | 显示全部楼层


老李的统计理论第14章-----最佳线性系统,研究的是最小平方逼近:




使用这种方法,可以克服上面的几种方法的缺点,方法的理论依据是:








如上图所示,对待研究的非线性系统,使用线性算子L1、L2、L3等处理后相加,得到的近似输出Vo2,它和Vo1之间是最佳平方近似。






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 楼主| xukun977 发表于 2021-4-13 19:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2021-4-13 19:07 编辑

老李的书,在国际上引用率是非常高的,他师傅维纳更厉害,研究如何把信号从噪声中分离出来,得到最佳滤波器理论,信号界的一哥。
那个叫奥本海姆的,在国内跟神一样地崇拜,但在他跟前连个屁都不算。




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评论

而维纳的父亲 Leo 将这一惯例发挥到了极致,据说 Leo 十岁时就会说多门语言。在其一生中,Leo 掌握了 34 种语言,包括盖尔语、多种美洲印第安语,以及撒哈拉以南非洲地区班图人使用的语言。  发表于 2021-4-14 08:20
Love安呐老哥 发表于 2021-4-13 22:31 | 显示全部楼层
但是学信号还是得奥本海姆入门
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