自動(dòng)控制原理第2章(編輯修改稿)
2025-09-12 01:28 本頁面
【文章內(nèi)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(dòng)控制原理 19 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 結(jié)構(gòu)圖的概念 Riuu cr ???? tiCu c d1拉氏變換 )()()( sRIsUsUcr ??)(1)( sICssU c ?)()]()([1 sIsUsUR cr ??RC網(wǎng)絡(luò)的微分方程式為 自動(dòng)控制原理 20 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(shí) ， 應(yīng)分清輸入量 、 輸出量 ， 同時(shí)應(yīng)考 慮相鄰元件之間是否有負(fù)載效應(yīng) 。 （ 2） 對(duì)各元件或部件的微分方程進(jìn)行拉氏變換 ， 并 作出各元件的結(jié)構(gòu)圖 。 （ 3） 按照系統(tǒng)中各變量的傳遞順序 ， 依次將各部件 結(jié)構(gòu)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(dòng)控制原理 21 例 1 繪制無源電路的結(jié)構(gòu)圖。 ur為網(wǎng)絡(luò)輸入， uc為網(wǎng)絡(luò)輸出。 因?yàn)?(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(jié)構(gòu)圖的建立 自動(dòng)控制原理 22 例 2 兩級(jí) RC網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖 （ 2）連接相關(guān)信號(hào) 線， 得到最終結(jié)構(gòu)圖 （ 1）根據(jù)原始方程建立局部結(jié)構(gòu)圖 由于后一級(jí) RC電路是前一級(jí)的負(fù)載，所以在結(jié)構(gòu)圖中它們相互影響。 自動(dòng)控制原理 23 為了消除負(fù)載效應(yīng)，可以在兩級(jí) RC電路之間插入隔離放大器。 帶有隔離放大器的兩級(jí) RC網(wǎng)絡(luò) 自動(dòng)控制原理 24 例 3 位置隨動(dòng)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)各部分微分方程經(jīng)拉普拉斯變換后的關(guān)系式及相應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)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(dòng)控制原理 25 dLmMMs B sq???2J1cmiqq? 將每個(gè)子方程的結(jié)構(gòu)圖按照相互關(guān)系，正確地連接起來，得到下圖 例 3 位置隨動(dòng)控制系統(tǒng)（續(xù)） 自動(dòng)控制原理 26 結(jié)構(gòu)圖的等效變換 (1)結(jié)構(gòu)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(dòng)控制原理 27 3）反饋連接 按照信號(hào)傳遞的關(guān)系可寫出： )()()()()()()()()(sBsRsEsCsHsBsEsGsC????消去 E(s)和 B(s)，得 )()()()()()]()()()[()( sCsHsGsRsGsCsHsRsGsC ????)()()()]()(1[)()()()( sRsGsCsHsGsCsHsGsC ?? ??因此 此處的加號(hào)對(duì)應(yīng)于負(fù)反饋；減號(hào)對(duì)應(yīng)于正反饋。 ( ) ( )()( ) 1 ( ) ( )C s G sWsR s G s H s?? 結(jié)構(gòu)圖的等效變換 (續(xù) ) 自動(dòng)控制原理 28 (2)綜合點(diǎn)與引出點(diǎn)的移動(dòng) 1)綜合點(diǎn)的前后移動(dòng) a. 綜合點(diǎn)前移的 等效變換 b. 綜合點(diǎn)后移的 等效變換 2)相鄰綜合點(diǎn)之 間的移動(dòng) 結(jié)構(gòu)圖的等效變換 (續(xù) ) 自動(dòng)控制原理 29 3)引出點(diǎn)的前后移動(dòng) b. 引出點(diǎn)前移的等效變換 4)相鄰引出點(diǎn)之間的移動(dòng) a. 引出點(diǎn)后移的等效變換 結(jié)構(gòu)圖的等效變換 (續(xù) ) 自動(dòng)控制原理 30 (3)結(jié)構(gòu)圖變換舉例 0LM ?令 例 1 位置隨動(dòng)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(jié)構(gòu)圖的等效變換 (續(xù) ) 自動(dòng)控制原理 31 例 2 簡化結(jié)構(gòu)圖 ， 并求系統(tǒng)傳遞函數(shù) C(s)/R(s) 。 1432134323243211)( )( HGGGGHGGHGG GGGGsR sC ???? 結(jié)構(gòu)圖的等效變換 (續(xù) ) 自動(dòng)控制原理 32 例 3 化簡兩級(jí) RC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，并求出傳遞函數(shù) Uc(s)/Ur(s)。 結(jié)構(gòu)圖的等效變換 (續(xù) ) 自動(dòng)控制原理 33 簡化結(jié)構(gòu)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(gè) (分別作用在系統(tǒng)的不同部位 )，則必須分別對(duì)每個(gè)輸入量逐個(gè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)變換，求得各自的傳遞函數(shù)。對(duì)于有多個(gè)輸出量的情況，也應(yīng)分別處理。 (2)若 結(jié)構(gòu)圖中有交叉關(guān)系，應(yīng)運(yùn)用等效變換法則，首先將交叉消除，化為無交叉的單回路結(jié)構(gòu)。 (3)對(duì)于回路可由里向外變換，直至變換為一個(gè)等效的方框，即得到所求的傳遞函數(shù)。 自動(dòng)控制原理 34 信號(hào)流圖 ： 由節(jié)點(diǎn)和支路組成的信號(hào)傳遞網(wǎng)絡(luò) 信號(hào)流圖的常用術(shù)語： ?節(jié)點(diǎn)： 在圖中用小圓圈表示，表示變量（或信號(hào)） ?支路： 是連接相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)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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