【正文】 或綜合點(diǎn)） 比較點(diǎn)表示對兩個以上的信號進(jìn)行加減運(yùn)算，“＋”號表示相加，“”號表示相減，“+”號可省略不寫。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的組成和繪制控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖是有許多對信號進(jìn)行單向運(yùn)算的方框和一些信號流向線組成，它包含四中基本單元：信號線 信號線是帶有箭頭的直線，箭頭表示信號的流向，在直線旁標(biāo)記的時間函數(shù)或象函數(shù)。這在自動控制系統(tǒng)中是不能允許的。當(dāng)系統(tǒng)的被控參數(shù)受干擾而上升（或下降）時，我們希望通過控制使其盡快地回到給定值。反饋信號使系統(tǒng)原來的輸入信號減弱的為負(fù)反饋；反之為正反饋。在此閉環(huán)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出信號是被控參數(shù)，它通過傳感器（測量元件）這個環(huán)節(jié)再返回到系統(tǒng)的輸入端，與給定值進(jìn)行比較，這種將系統(tǒng)的輸出信號引回到輸入端的過程叫做反饋。根據(jù)頻率響應(yīng)來設(shè)計(jì)時，采用頻率響應(yīng)法。 用于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 分析系統(tǒng)參數(shù)變化對輸出響應(yīng)的影響。 確定系統(tǒng)的輸出響應(yīng)。顯然，頻率特性也是描述系統(tǒng)動態(tài)特性的又一種數(shù)學(xué)模型。（6）若令（即，其中），這是傳遞函數(shù)的一種特殊形式，=，稱為頻率特性。所謂脈沖響應(yīng)，是指系統(tǒng)在單位脈沖函數(shù)輸入下的響應(yīng)，也稱為脈沖過渡函數(shù)。式（5）中常數(shù)“”稱為傳遞函數(shù)的根軌跡增益。把傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)同時表示在復(fù)平面上的圖形，就叫做傳遞函數(shù)的零、極點(diǎn)分布圖。其中： 放大(比例)環(huán)節(jié) 積分環(huán)節(jié) 慣性環(huán)節(jié)或非周期環(huán)節(jié) 振蕩環(huán)節(jié) 一階微分環(huán)節(jié) 二階微分環(huán)節(jié)我們所研究的自動控制系統(tǒng),都可以看成由這些典型環(huán)節(jié)組合而成.(4)一定的傳遞函數(shù)有一定的零、極點(diǎn)分布圖與之對應(yīng)。（2）傳遞函數(shù)只取決于系統(tǒng)和元件的結(jié)構(gòu)參量，與外作用形式無關(guān)。（1）傳遞函數(shù)是復(fù)變量的有理真分式，而且所有系數(shù)均為實(shí)數(shù)，通常分子多項(xiàng)式的次數(shù)低于（或等于）分母多項(xiàng)式的次數(shù)，即≤。盡管如此，傳遞函數(shù)作為經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)，仍是十分重要的數(shù)學(xué)模型。其次，傳遞函數(shù)只是通過系統(tǒng)的輸入變量與輸出變量之間的關(guān)系來描述系統(tǒng)，亦即為系統(tǒng)動態(tài)特性的外部描述，而對系統(tǒng)內(nèi)部其它變量的情況卻不完全知道，甚至完全不知道。首先，對于非零初始條件，傳遞函數(shù)便不能完全描述系統(tǒng)的動態(tài)特性。實(shí)際的工程控制系統(tǒng)多屬此類情況，這時，傳遞函數(shù)一般都可以完全表征線性定常系統(tǒng)的動態(tài)性能。因此，系統(tǒng)輸入量及其各階導(dǎo)數(shù)在時的值為零；二是指輸入作用加于系統(tǒng)之前，系統(tǒng)是“相對靜止”的。傳遞函數(shù)是在初始條件為零（稱零初始條件）時定義的。設(shè)初始條件為零，對式（1）兩邊進(jìn)行拉氏變換，得則系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 （2）令 式（2）可表示為 （3）若在式（2）中，令，則有 即為系統(tǒng)的放大系數(shù)。 實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)分析初始穩(wěn)定狀態(tài)時：DTL= Q2=輸入階躍變化則 DTL=5mA 響應(yīng)曲線如下（圖41）：圖41 響應(yīng)曲線測得數(shù)據(jù)如下： L2=25cm Q2= L=30cm Q=可求得： T=AR==18分鐘對象特性傳遞函數(shù)為： 5 傳遞函數(shù)的求取所謂傳遞函數(shù)即線性定常系統(tǒng)在零初始條件下，輸出量的拉氏變換式與輸入量的拉氏變換式之比。這種方法可以在被測系統(tǒng)或生產(chǎn)過程正常狀態(tài)下進(jìn)行在線辨識。這種方法在原理和數(shù)據(jù)處理方面都比較簡單，測試精度比時域法高，但需要采用專門的超低頻域測試設(shè)備，測試工作量較大。時域測定法所采用的測試設(shè)備簡單，測試工作量小，因而應(yīng)用廣泛，但其測試精度不高。因此，為了獲取動態(tài)特征，表現(xiàn)使被研究的過程處于被激勵的狀態(tài)。對于正常運(yùn)行中的控制系統(tǒng)或?qū)ο?，用?shí)驗(yàn)法測定其動態(tài)特性時，對正常運(yùn)行中的控制系統(tǒng)或?qū)ο螅脤?shí)驗(yàn)法測定其動態(tài)特征時，對正常生產(chǎn)會有些影響，所得結(jié)果頗為粗略，但仍不失為理解對象或系統(tǒng)的簡易途徑，在工程實(shí)踐中應(yīng)用較廣。此外，應(yīng)用分析法確定被控對象及其控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型時，常采用一些假設(shè)和近似，對于復(fù)雜的被控對象，其錯綜復(fù)雜的相互作用可能會對近似確定的數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生估計(jì)不到的影響。在建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的過程中，其工作主要是確定被控對象的數(shù)學(xué)模型。由物料平衡原理 A:水箱截面積 增量式： （1） （2） 定義： R液阻 可求得： 拉氏變換： AsL(s)+L(s)/R=Q1(S) 傳遞函數(shù)： K ：放大倍數(shù)＝R 時間常數(shù) ：T＝RA 數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)法測定的主要方法實(shí)驗(yàn)測定法一般只用于建立對象或系統(tǒng)的輸入輸出模型。實(shí)驗(yàn)法是人為地給系統(tǒng)施加某種測量信號，紀(jì)錄其輸出相應(yīng)。分析法是對系統(tǒng)各部分的運(yùn)動機(jī)理進(jìn)行分析，根據(jù)它們所依據(jù)的物理規(guī)律或化學(xué)規(guī)律分別列寫相應(yīng)的運(yùn)動方程。在靜態(tài)條件下，描述變量之間關(guān)系的代數(shù)方程叫靜態(tài)數(shù)學(xué)模型；而描述變量各階導(dǎo)數(shù)之間關(guān)系的微分方程叫動態(tài)數(shù)學(xué)模型。 4 對象特征的求取在控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，首先要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。定常系統(tǒng)——系統(tǒng)的全部參數(shù)不隨時間變化，它用定常微分方程來描述。 重要特性：可應(yīng)用疊加原理。通常用差分方程來描述。 通常用微分方程來描述。 程序控制系統(tǒng)——輸入量是按預(yù)定規(guī)律隨時間變化的函數(shù)，要求被控量迅速、準(zhǔn)確的加以復(fù)現(xiàn)。 自動控制系統(tǒng)的分類恒值控制系統(tǒng)——系統(tǒng)的輸入量是恒量，并且要求系統(tǒng)的輸出量相應(yīng)地保持恒定。純閉環(huán)控制則要等待該不利影響反映到被控信號之后才引起控制作用，對干擾的反應(yīng)較慢。它是在閉環(huán)控制等基礎(chǔ)上增加一個干擾信號的補(bǔ)償控制，以提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力。閉環(huán)控制系統(tǒng)不足之處，除了結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高外，一個主要的問題是由于反饋的存在，控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)“振蕩”?！伴]環(huán)”這個術(shù)語的含義，就是應(yīng)用反饋?zhàn)饔脕頊p小系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)輸出信號與輸入端之間存在反饋回路的系統(tǒng)，叫閉環(huán)控制系統(tǒng)。但這種系統(tǒng)使用的元件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是系統(tǒng)的性能分析和設(shè)計(jì)也比較麻煩。 反饋控制方式 反饋控制方式又稱閉環(huán)控制方式是按偏差進(jìn)行控制得當(dāng)，其特點(diǎn)是不論什么原因使被控量偏離期望值而出現(xiàn)偏差時，必定會產(chǎn)生一個相應(yīng)的控制作用去減小或消除這個偏差，使被控量與期望值趨于一致。開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，工作穩(wěn)定。如工業(yè)上使用的數(shù)字程序控制機(jī)床。 自動控制系統(tǒng)的基本控制方式 開環(huán)控制方式開環(huán)控制方式是指控制裝置與被控對象之間只有順向作用而沒有方向聯(lián)系的控制過程，按照這種防止組成的系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)的輸出量不會對系統(tǒng)的控制作用發(fā)生影響。n＞1時，系統(tǒng)為衰減震蕩，是穩(wěn)定過程。用衰減比n判斷控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定及克服干擾恢復(fù)平衡的快慢程度。自動控制的基本要求是它的穩(wěn)定性。(3)快速性：控制系統(tǒng)不僅要穩(wěn)定和并有較高的精度，而且還要求系統(tǒng)的響應(yīng)具有一定的快速性，對于某些系統(tǒng)來說，這是一個十分重要的性能指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)誤差是衡量控制系統(tǒng)控制精度的重要標(biāo)志。所謂系統(tǒng)穩(wěn)定，一般指當(dāng)系統(tǒng)受到擾動作用后，系統(tǒng)的被控