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1、自动控制理论传递函数及方块图1第1页,本讲稿共34页二、绘制系统框图步骤步骤.根据控制系统的信号走向关系,将各框图依次用信号线连接,系统输入量列左端,系统输出量列右端。.用框图表示每一个部件每一个部件.列写系统每一个部件的运动方程从输入量开始写从输入量开始写,以系统输入量作为第一个方程右边的量第一个方程右边的量;每个方程左边只有一个量,从第二个方程开始,每个方程左边的量是前面方程右边的中间变量;直到系统输出量在方程的左边出现为止;2第2页,本讲稿共34页例2-5RurucCi(t)3第3页,本讲稿共34页例2-6 ucurC1C2R1R2i1i24第4页,本讲稿共34页将上图汇总得到:5第5页
2、,本讲稿共34页6第6页,本讲稿共34页 Note:只有当一个方块的输出量不受其后的方块影响时,才能够将他们串联连接。如果在这些环节之间存在着负载效应,就必须将这些环节合并为一个单一的方块。7第7页,本讲稿共34页二、方块图运算法则:二、方块图运算法则:1、串联运算法则串联运算法则 因为 结论:多个环节串联后总的传递函数等于每个环结论:多个环节串联后总的传递函数等于每个环节传递函数的乘积。节传递函数的乘积。G(s)=G1(s)G2(s)Gn(s)8第8页,本讲稿共34页 2、并联运算法则并联运算法则 因为所以 结论:多个环节并联后的传递函数等于所有并联结论:多个环节并联后的传递函数等于所有并联
3、环节传递函数之和。环节传递函数之和。G(s)=G1(s)+G2(s)+Gn(s)9第9页,本讲稿共34页3、反馈运算法则反馈运算法则 前向通道和反馈通道传递函数分别为G(s)、H(s)结论:具有负反馈结构环节传递函数等于前向通的传递函数除以1加(若正反馈为减)前向通道与反馈通道传递函数的乘积。10第10页,本讲稿共34页 4.信号相加点和引出点的移动信号相加点和引出点的移动1、相加、相加点前移点前移2、相加点后移相加点后移3、引出点前移引出点前移4、引出点后移引出点后移P34 表2-211第11页,本讲稿共34页12第12页,本讲稿共34页13第13页,本讲稿共34页结构图等效变换例子结构图等
4、效变换例子|例例2-11例2-11利用结构图等效变换讨论两级RC串联电路的传递函数。-14第14页,本讲稿共34页结构图等效变换例子结构图等效变换例子|例例2-11总的结构图如下:-15第15页,本讲稿共34页-16第16页,本讲稿共34页结构图等效变换例子结构图等效变换例子|例例2-11-17第17页,本讲稿共34页结构图等效变换例子结构图等效变换例子|例例2-11-解法二:18第18页,本讲稿共34页结构图等效变换例子结构图等效变换例子|例例2-11-19第19页,本讲稿共34页例将图(a)中的相加点前移将图(b)中最里层的反馈环节化简a)b)22第22页,本讲稿共34页将图(C)中内环的
5、反馈环节消去简化 c)d)e)23第23页,本讲稿共34页例 解:解:利用方块图变换法则 (a)比较点A前移,分支点D后移24第24页,本讲稿共34页(b)消除局部反馈回路 25第25页,本讲稿共34页(C)消除主反馈回路 可以看出:方块图的化简方法不是唯一的,人们应充分地利用各种变换技巧,选择最简捷的路径,以达到省力省时的目。26第26页,本讲稿共34页三、系统的传递函数系统的传递函数1、开环传递函数、开环传递函数定义:反馈信号定义:反馈信号B(s)与偏差信号与偏差信号E(s)之比之比 结论:开环传递函数等于前向通路传递函数结论:开环传递函数等于前向通路传递函数G(s)和反馈通路和反馈通路传
6、递函数传递函数H(s)的乘积。的乘积。27第27页,本讲稿共34页 2、闭环传递函数、闭环传递函数 定义:系统的主反馈回路接通以后,输出量与输入量之间的传递函数,通常用(s)3、扰动传递函数、扰动传递函数把系统输入量以外的作用信号均称之为扰动信号。28第28页,本讲稿共34页设输入量设输入量R R(s s)=0=0 当 时,此时扰动的影响可被抑制。设扰动信号设扰动信号N N(s s)=0=0 当 时,表明此时系统的闭环传递函数只与H(S)有关,与被包围的 环节无关。29第29页,本讲稿共34页R(s)、N(s)同时作用时:30第30页,本讲稿共34页4、误差传递函数、误差传递函数 a)在控制量作用下系统的误差传递函数:假设N(s)0,则 称为误差传递函数 31第31页,本讲稿共34页b)扰动量作用下系统的误差传递函数:c)在控制量R(s)和扰动量N(s)同时作用时,系统总的误差:32第32页,本讲稿共34页l1、开环传递函数、开环传递函数l2、闭环传递函数、闭环传递函数l3、扰动传递函数、扰动传递函数l4、R(s)N(s)同时作用33第33页,本讲稿共34页l5、误差传递函数、误差传递函数 在控制量作用下系统的误差传递函数 扰动量作用下系统的误差传递函数 在控制量R(s)和扰动量N(s)同时作用时,系统总的误差34第34页,本讲稿共34页