自动控制原理结构图及等效变换PPT推荐.ppt
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,若已知系统的组成和各部分的传递函数,则可以画出各个部分的结构图并连成整个系统的结构图。
Monday,October10,2022,3,结构图的基本概念,例2-10求例2-5所示的速度控制统的结构图。
各部分传递函数见例2-6.,Monday,October10,2022,4,将上面几部分按照逻辑连接起来,形成下页所示的完整结构图。
反馈环节:
Monday,October10,2022,5,在结构图中,不仅能反映系统的组成和信号流向,还能表示信号传递过程中的数学关系。
系统结构图也是系统的数学模型,是复域的数学模型。
结构图的基本概念,Monday,October10,2022,6,结构图的等效变换,定义:
在结构图上进行数学方程的代数运算。
二、结构图的等效变换:
类型:
环节的合并;
-串联-并联-反馈连接信号分支点或相加点的移动。
原则:
变换前后环节的数学关系保持不变。
Monday,October10,2022,7,环节的合并,环节的串联:
(一)环节的合并:
有串联、并联和反馈三种形式。
Monday,October10,2022,8,如果上述三种连接交叉在一起而无法化简,则要考虑移动某些信号的相加点和分支点。
信号相加点的移动:
把相加点从环节的输入端移到输出端,信号相加点的移动,
(二)信号相加点和分支点的移动和互换:
Monday,October10,2022,9,信号相加点的移动和互换,把相加点从环节的输出端移到输入端:
Monday,October10,2022,10,信号分支点的移动:
分支点从环节的输入端移到输出端,信号分支点的移动和互换,Monday,October10,2022,11,信号相加点和分支点的移动和互换,分支点从环节的输出端移到输入端:
注意:
相临的信号相加点位置可以互换;
见下例,Monday,October10,2022,12,信号相加点和分支点的移动和互换,同一信号的分支点位置可以互换:
见下例,相加点和分支点在一般情况下,不能互换。
所以,一般情况下,相加点向相加点移动,分支点向分支点移动。
Monday,October10,2022,13,结构图的化简,应注意以下两点:
化简的关键是解除环路与环路的交叉,或形成大环套小环的形式.解除交叉连接的有效方法是移动相加点或分支点.,Monday,October10,2022,14,结构图等效变换例子|例2-11,解:
不能把左图简单地看成两个RC电路的串联,有负载效应。
根据电路定理,有以下式子:
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。
Monday,October10,2022,15,结构图等效变换例子|例2-11,总的结构图如下:
为了求出总的传递函数,需要进行适当的等效变换。
一个可能的变换过程如下:
Monday,October10,2022,16,结构图等效变换例子|例2-11,Monday,October10,2022,17,结构图等效变换例子|例2-12,解:
结构图等效变换如下:
例2-11系统结构图如下,求传递函数。
Monday,October10,2022,18,结构图等效变换例子|例2-12,Monday,October10,2022,19,闭环系统的传递函数,闭环控制系统(也称反馈控制系统)的典型结构图如下图所示:
图中,为输入、输出信号,为系统的偏差,为系统的扰动量,这是不希望的输入量。
由于传递函数只能处理单输入、单输出系统,因此,我们分别求对和对的传递函数,然后叠加得出总的输出量。
第四节自动控制系统的传递函数:
Monday,October10,2022,20,给定输入作用下的闭环系统的传递函数,令,则有:
上式中,称为前向通道传递函数,前向通道指从输入端到输出端沿信号传送方向的通道。
前向通道和反馈通道的乘积称为开环传递函数。
含义是主反馈通道断开时从输入信号到反馈信号之间的传递函数。
(一)给定输入作用下的闭环系统:
Monday,October10,2022,21,给定输入作用下的闭环系统的传递函数,Monday,October10,2022,22,扰动输入作用下的闭环系统的传递函数,此时R(s)=0,结构图如下:
一般要求由扰动量产生的输出量应为零。
系统的误差为-C(s),偏差E(s)=0-B(s)=-H(s)C(s),扰动作用下偏差传递函数为:
(二)扰动作用下的闭环系统:
Monday,October10,2022,23,给定输入和扰动输入作用下的闭环系统的传递函数,根据线性迭加原理:
提示:
各个传递函数都具有相同的分母,分母称为控制系统的特征表达式。
(三)给定输入和扰动输入同时作用下的闭环系统,Monday,October10,2022,24,小结,结构图的概念和绘制方法;
结构图的等效变换(环节的合并和分支点、相加点的移动);
闭环系统的传递函数(给定作用和扰动作用共同下);
特征表达式(特征方程)。
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- 关 键 词:
- 自动控制 原理 结构图 等效 变换
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