В линейных системах, где соблюдается принцип суперпозиции, устойчивость САУ не зависит от внешних воздействий и определяется параметрами только самой системы (рис. 4).
Рис.4. Переходные процессы в линейной системе
Колебательность и длительность переходного процесса не изменяются.
Период колебаний процесса в нелинейной системе не постоянен и изменяется по мере изменения отклонения (рис. 5).
Рис.5. Переходные процессы в нелинейной системе
Кроме того, устойчивая при одних значениях внешних воздействий, нелинейная система может оказаться неустойчивой с возникновением расходящегося переходного процесса при других значениях этого воздействия или при других внешних воздействиях (рис. 6).
Для нелинейных систем характерен новый вид установившегося режима – режим автоколебаний
В линейных системах собственные незатухающие колебания возникают при нахождении системы на границе устойчивости. Их амплитуда пропорциональна величине внешнего воздействия. При этом, такая линейная САУ является неработоспособной. Появление автоколебаний в нелинейной системе еще не означает, что она не пригодна к эксплуатации. Этот случай проиллюстрирован на рис.7.
Рис.7. Режим автоколебаний