機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教案-資料下載頁
2025-09-25 15:55本頁面
【正文】 的。但是，經(jīng)結(jié)構(gòu)變換所得的結(jié)果應(yīng)該是相同的，即同一系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是唯一的。 結(jié)構(gòu)圖只包括與系統(tǒng)動態(tài)特性有關(guān)的信息，并不顯現(xiàn)系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，不同的物理系統(tǒng)有可能具有相同的結(jié)構(gòu)圖。 方框圖的繪制步驟： 首先按照系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，分解出各環(huán)節(jié)，確定各元部件或環(huán)節(jié)的輸入量與輸出量，并寫出它的傳遞函數(shù)。 繪出各環(huán)節(jié)的動態(tài)框圖，框圖中標(biāo)明它的傳遞函數(shù)，并以箭頭和字母符號表明其輸入量和輸出量。 將系統(tǒng)的輸入量放在最左邊，輸出量放在最右邊，按照信號的傳遞順序把各框圖依次連接起來，就構(gòu)成了系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。 在方框圖中，沿信號傳遞的方向，從系統(tǒng)的輸入端到輸出端的信號通路，稱為前向通路；從系統(tǒng)的輸出端返回輸入端的信號通路，稱為反饋通路。在繪制動態(tài)結(jié)構(gòu)圖時，一般先按從左到右的順序繪制出前向通路的結(jié)構(gòu)圖，然后再繪制反饋通路的結(jié)構(gòu)圖。 二、聯(lián)接方式 1．串聯(lián)：環(huán)節(jié)首尾相聯(lián)的方式。 Y(S)=G2(S)U(S)=G2(S)G1(S)X(S) 等效： 其中G（S）=G1(S)G2(S) 2．并聯(lián)：環(huán)節(jié)輸入信號相同，輸出信號相加（減） 等效： 其中 G（S）=G1(S)177。G2(S) 主通道：由輸入信號開始經(jīng)G(S)到輸出通道稱為主通道，也稱前向通道。 反饋通道：由取出點經(jīng)反饋裝置到主反饋 B(S)的通道稱為反饋通道，也稱反饋通路。 可見：E(S)=R(S)B(S)為偏差信號 定義：開環(huán)傳遞函數(shù)GK(S)=B(S)/E(S) 主反饋信號與偏差信號之比 B(S)=H(S)y(S)= H(S)G(S)E(S)所以B(S)/E(S)=H(S)G(S)=G(S)H(S) 前向通路的傳遞函數(shù)：輸出信號與偏差信號之比：G 閉環(huán)傳遞函數(shù)： 三、方框圖變換與簡化 變換法則： 變換前后前向通路中的傳遞函數(shù)乘積不變 變換前后，回路中的傳遞函數(shù)乘積不變 途徑：移動匯合點或取出點（） 例： 四、一般反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 小結(jié)： （1）. 數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)（或元件）動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，是從理論上進(jìn)行分析和設(shè)計系統(tǒng)的主要依據(jù)。 （2）. 本章介紹了線性定常系統(tǒng)的四種數(shù)學(xué)模型：微從方程、傳遞函數(shù)、動態(tài)結(jié)構(gòu)科和信號流圖。微分方程是描述自動控制系統(tǒng)動態(tài)特性的基本方法。傳遞函數(shù)是經(jīng)典控制理論中與更為重要的模型，它是從對微分方程在零初始條件下進(jìn)行拉氏變換得到的，在工程上用得最多。動態(tài)結(jié)構(gòu)圖是傳遞函數(shù)的一種圖解形式，它能直觀、形象地表示出系統(tǒng)各組成部分的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)中信號的傳遞與變換關(guān)系，有助于對系統(tǒng)的分析研究。對于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)用信號流圖更為簡便，用梅遜公式可直接求出系統(tǒng)中任意兩個變量之間的關(guān)系。 （3）. 一個復(fù)雜的系統(tǒng)可以分解為為數(shù)不多的典型環(huán)節(jié)，常見的典型環(huán)節(jié)有比例環(huán)節(jié)、慣性環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、微分環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)和時滯環(huán)節(jié)等，熟悉各典型環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)表達(dá)式和響應(yīng)特性有助于對復(fù)雜系統(tǒng)的動態(tài)分析和設(shè)計。 （4）. 對于同一個系統(tǒng)，不同的數(shù)學(xué)模型只是不同的表示方法。因此，系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖與其它數(shù)學(xué)模型有著密切的關(guān)系。由系統(tǒng)微分方程經(jīng)過拉氏變換得到的變換方程，可能很容易畫出動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。通過動態(tài)結(jié)構(gòu)圖的等效變換可求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。對于同一個系統(tǒng)，動態(tài)結(jié)構(gòu)圖不是唯一的，但由不同的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖得到的傳遞函數(shù)是相同的。 （5）. 一般地講，系統(tǒng)傳遞函數(shù)多是指閉環(huán)系統(tǒng)輸出量對輸入量的傳遞函數(shù)，但嚴(yán)格說來，系統(tǒng)傳遞函數(shù)是個總稱，它包括幾種典型傳遞函數(shù)：開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)、在給定和擾動作用下的閉環(huán)傳遞函數(shù)及由給定的擾動引起的誤差傳遞函數(shù)。 要求： （1）. 熟悉建立系統(tǒng)（或元部件）微分方程的步驟和方法，掌握運用拉氏變換解微分方程的方法。 （2）. 牢固掌握傳遞函數(shù)的定義和性質(zhì)，掌握典型環(huán)節(jié)及其傳遞函數(shù)。 （3）. 掌握系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的建立、等效變換及其系統(tǒng)開環(huán)、閉環(huán)傳遞函數(shù)的求取。 （4）. 掌握應(yīng)用梅遜公式求取系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的方法。 （5）. 掌握從其它不同形式數(shù)學(xué)模型求取系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法。
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