機(jī)械工程控制基礎(chǔ)(2)(編輯修改稿)
2025-03-02 09:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳遞函數(shù)框圖中的環(huán)節(jié)是根據(jù)運(yùn)動(dòng)微分方程劃分的，一個(gè)環(huán)節(jié)并不一定代表一個(gè)物理的元件 (物理的環(huán)節(jié)或于系統(tǒng) )，一個(gè)物理的元件 (物理的環(huán)節(jié)或子系統(tǒng) )也不一定就是一個(gè)傳遞函數(shù)環(huán)節(jié) 。 換言之 , 也許幾個(gè)物理元件的特性才組成一個(gè)傳遞函數(shù)環(huán)節(jié)．也許一個(gè)物理元件的特性分散在幾個(gè)傳遞函數(shù)環(huán)節(jié)之中。從根本上講，這取決于組成系統(tǒng)的各物理的元件 (物理的環(huán)節(jié)或子系統(tǒng) )之間有無(wú)負(fù)載效應(yīng)。 (2)不要把表示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況的物理框圖與分析系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的框圖混淆起來(lái) . (3)同一個(gè)物理的元件 (物理的環(huán)節(jié)或子系統(tǒng) )在不同系統(tǒng)中的作用不同時(shí)，其傳遞函數(shù)也可不同，因?yàn)閭鬟f函數(shù)同所選擇的輸入、輸出物理量的種類有關(guān)，并不是不可變的。 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖及其簡(jiǎn)化 一、傳遞函數(shù)方框圖 在系統(tǒng)建模中，對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)，分別用傳遞函數(shù)代表環(huán)節(jié)，用環(huán)節(jié)輸入、輸出的 Laplace變換代表其輸入和輸出，而形成的一種表示系統(tǒng)與外界之間以及系統(tǒng)內(nèi)部各變量之間的關(guān)系的方框圖就是傳遞函數(shù)方框圖。與系統(tǒng)方框圖相對(duì)應(yīng)，它包含函數(shù)方框、相加點(diǎn)和分支點(diǎn)等三種基本要素。 (1)函數(shù)方框 函數(shù)方框是傳遞函數(shù)的圖解表示，指向方框的箭頭表示輸入的 Laplace變換；離開(kāi)方框的箭頭表示輸出的 Laplace變換；方框中表示的是該輸入與輸出之間的環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù) . (2)相加點(diǎn) 相加點(diǎn)是信號(hào)之間代數(shù)求和運(yùn)算的圖解表示，在相加點(diǎn)處，輸出信號(hào) (離開(kāi)相加點(diǎn)的箭頭表示 )等于各輸入信號(hào) (指向相加點(diǎn)的箭頭表示 )的代數(shù)和，每一個(gè)指向相加點(diǎn)的箭頭前方的”十”號(hào)或”一”號(hào)表示該輸入信號(hào)在代數(shù)運(yùn)算中的符號(hào)。在相加點(diǎn)處加減的信號(hào)必須是同種變量，運(yùn)算時(shí)的量綱也要相同。相加點(diǎn)可以有多個(gè)輸入，但輸出是唯一的。 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖及其簡(jiǎn)化 (3)分支點(diǎn) 分支點(diǎn)表示同一信號(hào)向不同方向的傳遞，在分支點(diǎn)引出的信號(hào)不僅量綱相同，而且數(shù)值也相等。 建立系統(tǒng)方框圖的 步驟 如下： (1)建立系統(tǒng)（或元件）的原始微分方程； (2)對(duì)這些原始微分方程在初始狀態(tài)為零的條件下進(jìn)行 Laplace變換，并 根據(jù)各個(gè)變換式的因果關(guān)系 分別繪出相應(yīng)的方框圖； (3)從系統(tǒng)的輸入量與主反饋信號(hào)進(jìn)行疊加的比較環(huán)節(jié)開(kāi)始，沿信號(hào)流動(dòng)的方向，通過(guò)傳遞函數(shù)方框?qū)⑺械闹虚g變量之間的關(guān)系一一畫出，直至畫出系統(tǒng)的輸出量與主反饋信號(hào)。 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖及其簡(jiǎn)化 例題 (P73 習(xí)題 B圖和 B圖 ) 求圖所示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和傳遞函數(shù)框圖。 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖及其簡(jiǎn)化 二、 傳遞函數(shù)方框圖等效的基本規(guī)則 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖及其簡(jiǎn)化 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖及其簡(jiǎn)化 閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)方框圖如圖所示。 圖中，前向通道的傳遞函數(shù)為 反饋回路的傳遞函數(shù)為 前向通道傳遞函數(shù) G(s)與反饋回路傳遞函數(shù) H(s)之乘積定義為系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) Gk(s)，它也是反饋信號(hào) B(s)與偏差 E(s)之比，即
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