自动控制理论 2-4 传递函数及方块图.ppt

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1、一、框图基本单元图模型的一个突出优点是直观、形象，是工程上用来分析复杂系统的重要手段。框图组成的四个基本单元：（a）信号线（b）引出点(又叫分支点)（c）相加点(又叫比较点)（d）方块（又叫环节）系统的方块图实质上是将原理图与数学方程两者结合起来，它是一种对系统的全面描写。2-4框图1二、绘制系统框图步骤３.根据控制系统的信号走向关系，将各框图依次用信号线连接，系统输入量列左端，系统输出量列右端。２.用框图表示每一个部件１.列写系统每一个部件的运动方程从输入量开始写，以系统输入量作为第一个方程右边的量

2、；每个方程左边只有一个量，从第二个方程开始，每个方程左边的量是前面方程右边的中间变量；直到系统输出量在方程的左边出现为止；2例2-5RurucCi(t)3例2-6ucurC1C2R1R2i1i24将上图汇总得到：56Note:只有当一个方块的输出量不受其后的方块影响时，才能够将他们串联连接。如果在这些环节之间存在着负载效应，就必须将这些环节合并为一个单一的方块。7二、方块图运算法则：1、串联运算法则因为结论：多个环节串联后总的传递函数等于每个环节传递函数的乘积。G(s)=G1(s)G2(s)Gn(

3、s)82、并联运算法则因为所以结论：多个环节并联后的传递函数等于所有并联环节传递函数之和。G(s)=G1(s)+G2(s)++Gn(s)93、反馈运算法则前向通道和反馈通道传递函数分别为G(s)、H(s)结论：具有负反馈结构环节传递函数等于前向通的传递函数除以1加（若正反馈为减）前向通道与反馈通道传递函数的乘积。104.信号相加点和引出点的移动1、相加点前移2、相加点后移3、引出点前移4、引出点后移P34表2-2111213结构图等效变换例子

4、

5、例2-11[例2-11]利用结构图等效变换讨论两级R

6、C串联电路的传递函数。---14结构图等效变换例子

7、

8、例2-11总的结构图如下：--------15------16结构图等效变换例子

9、

10、例2-11-17结构图等效变换例子

11、

12、例2-11---------解法二：18结构图等效变换例子

13、

14、例2-11-19[解]：结构图等效变换如下：[例]系统结构图如下，求传递函数。-+相加点移动-+①20-+②21例将图(a)中的相加点前移将图(b)中最里层的反馈环节化简a）b）22将图（C）中内环的反馈环节消去简化c）d）e）23例解：利用方块图变换法则(a)比较点

15、A前移，分支点D后移24(b)消除局部反馈回路25（C）消除主反馈回路可以看出：方块图的化简方法不是唯一的，人们应充分地利用各种变换技巧，选择最简捷的路径，以达到省力省时的目。26三、系统的传递函数1、开环传递函数定义：反馈信号B(s)与偏差信号E(s)之比结论：开环传递函数等于前向通路传递函数G(s)和反馈通路传递函数H(s)的乘积。272、闭环传递函数定义：系统的主反馈回路接通以后，输出量与输入量之间的传递函数，通常用(s)3、扰动传递函数把系统输入量以外的作用信号均称之为扰动信号。28设输入量

16、R（s）=0当时，此时扰动的影响可被抑制。设扰动信号N（s）=0当时，表明此时系统的闭环传递函数只与H（S）有关，与被包围的环节无关。29R（s）、N（s）同时作用时：304、误差传递函数a)在控制量作用下系统的误差传递函数：假设N(s)＝0，则称为误差传递函数31b)扰动量作用下系统的误差传递函数：c)在控制量R(s)和扰动量N(s)同时作用时，系统总的误差：321、开环传递函数2、闭环传递函数3、扰动传递函数4、R（s）N（s）同时作用335、误差传递函数在控制量作用下系统的误差传递函数扰动量作用

17、下系统的误差传递函数在控制量R(s)和扰动量N(s)同时作用时，系统总的误差34