自動控制原理第2章(編輯修改稿)
2024-09-12 01:28 本頁面
【文章內容簡介】 wn=1/T為無阻尼自然振蕩頻率 z為 阻尼比， 0＜ z＜ 1 sesG ???)(()0 0 0( ) ( ) d ( ) d ( ) d ( )st st s sC s c t e t r t e t r e e R s? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ?)1()( TsKsG c ??（ 6） 振蕩環(huán)節(jié) 222() 2nnnGs ssww z w? ??（ 7）延滯環(huán)節(jié) 典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù) (續(xù) ) 自動控制原理 19 控制系統(tǒng)的結構圖 結構圖的概念 Riuu cr ???? tiCu c d1拉氏變換 )()()( sRIsUsUcr ??)(1)( sICssU c ?)()]()([1 sIsUsUR cr ??RC網絡的微分方程式為 自動控制原理 20 控制系統(tǒng)結構圖的建立 步驟 （ 1） 建立控制系統(tǒng)各元部件的微分方程 。 在建立微 分方程時 ， 應分清輸入量 、 輸出量 ， 同時應考 慮相鄰元件之間是否有負載效應 。 （ 2） 對各元件或部件的微分方程進行拉氏變換 ， 并 作出各元件的結構圖 。 （ 3） 按照系統(tǒng)中各變量的傳遞順序 ， 依次將各部件 結構圖連接起來 ， 置系統(tǒng)輸入變量于左端 ， 輸 出變量于右端 。 自動控制原理 21 例 1 繪制無源電路的結構圖。 ur為網絡輸入， uc為網絡輸出。 因為 (ur－ uc) 為 R1與 C并聯(lián)支路的端電壓， i1+i2=i， R2i= uc ， 所以 控制系統(tǒng)結構圖的建立 自動控制原理 22 例 2 兩級 RC網絡的結構圖 （ 2）連接相關信號 線， 得到最終結構圖 （ 1）根據(jù)原始方程建立局部結構圖 由于后一級 RC電路是前一級的負載，所以在結構圖中它們相互影響。 自動控制原理 23 為了消除負載效應，可以在兩級 RC電路之間插入隔離放大器。 帶有隔離放大器的兩級 RC網絡 自動控制原理 24 例 3 位置隨動控制系統(tǒng) 系統(tǒng)各部分微分方程經拉普拉斯變換后的關系式及相應的局部結構圖如下 s s r cUK qq??() a a sU K U? abaaaUEIL s R???d m aM K I? b e mE K sq?自動控制原理 25 dLmMMs B sq???2J1cmiqq? 將每個子方程的結構圖按照相互關系，正確地連接起來，得到下圖 例 3 位置隨動控制系統(tǒng)（續(xù)） 自動控制原理 26 結構圖的等效變換 (1)結構圖的基本組成形式 1）串聯(lián)連接 2）并聯(lián)連接 )()()()()()( 122 sRsGsGsUsGsC ?? )()()()(21 sGsGsRsC ?)()()()()()(2211sRsGsCsRsGsC??)()]()([ )()()()()(2121sRsGsGsRsGsRsGsC???? )()()( )( 21 sGsGsR sC ??自動控制原理 27 3）反饋連接 按照信號傳遞的關系可寫出： )()()()()()()()()(sBsRsEsCsHsBsEsGsC????消去 E(s)和 B(s)，得 )()()()()()]()()()[()( sCsHsGsRsGsCsHsRsGsC ????)()()()]()(1[)()()()( sRsGsCsHsGsCsHsGsC ?? ??因此 此處的加號對應于負反饋；減號對應于正反饋。 ( ) ( )()( ) 1 ( ) ( )C s G sWsR s G s H s?? 結構圖的等效變換 (續(xù) ) 自動控制原理 28 (2)綜合點與引出點的移動 1)綜合點的前后移動 a. 綜合點前移的 等效變換 b. 綜合點后移的 等效變換 2)相鄰綜合點之 間的移動 結構圖的等效變換 (續(xù) ) 自動控制原理 29 3)引出點的前后移動 b. 引出點前移的等效變換 4)相鄰引出點之間的移動 a. 引出點后移的等效變換 結構圖的等效變換 (續(xù) ) 自動控制原理 30 (3)結構圖變換舉例 0LM ?令 例 1 位置隨動系統(tǒng) 2( ) ( ) / ( )/( / ) /crs a m am e a s a m aw s s sK K K R iJ s B K K R s K K K R iqq?? ? ? ? 結構圖的等效變換 (續(xù) ) 自動控制原理 31 例 2 簡化結構圖 ， 并求系統(tǒng)傳遞函數(shù) C(s)/R(s) 。 1432134323243211)( )( HGGGGHGGHGG GGGGsR sC ???? 結構圖的等效變換 (續(xù) ) 自動控制原理 32 例 3 化簡兩級 RC網絡結構圖，并求出傳遞函數(shù) Uc(s)/Ur(s)。 結構圖的等效變換 (續(xù) ) 自動控制原理 33 簡化結構圖求總傳遞函數(shù)的一般步驟 (1)確定輸入量與輸出量，如果作用在系統(tǒng)上的輸入量有多個 (分別作用在系統(tǒng)的不同部位 )，則必須分別對每個輸入量逐個進行結構變換，求得各自的傳遞函數(shù)。對于有多個輸出量的情況，也應分別處理。 (2)若 結構圖中有交叉關系，應運用等效變換法則，首先將交叉消除，化為無交叉的單回路結構。 (3)對于回路可由里向外變換，直至變換為一個等效的方框，即得到所求的傳遞函數(shù)。 自動控制原理 34 信號流圖 ： 由節(jié)點和支路組成的信號傳遞網絡 信號流圖的常用術語： ?節(jié)點： 在圖中用小圓圈表示，表示變量（或信號） ?支路： 是連接相鄰兩個節(jié)點之間的定向線段 ，它有一定的增 益 (即傳遞函數(shù) )，稱為支路增
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