自动控制理论第六讲 方框图

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1、第六讲方框图及其等效变换一、方框的组成要素二、方框图的画法三、方框的运算规则四、方框图的等效变换和化简五、物理系统的方框图绘制方法主要内容结构方框图控制器被控对象输入量输出量比较测量电路一、方框图的组成要素1、信号线带有箭头的直线，箭头表示信号的传递方向，直线旁标记信号的时间函数或象函数。2、信号引出点（线）/测量点表示信号引出或测量的位置和传递方向。同一信号线上引出的信号，其性质、大小完全一样。3、函数方框(环节)函数方块具有运算功能4、求和点（比较点、综合点）（1）用符号“”及相应的信号箭头表示（2）箭头前方的“+”

2、或“-”表示加上此信号或减去此信号注意符号!!相邻求和点可以互换、合并、分解。代数运算的交换律、结合律和分配律。求和点可以有多个输入，但输出是唯一的!!脱离了物理系统的模型!!系统数学模型的图解形式!!形象直观地描述系统中各元件间的相互关系及其功能以及信号在系统中的传递、变换过程。依据信号的流向，将各元件的方块连接起来组成整个系统的方块图。二、方框图的画法画出各个模块的方框图。任何系统都可以由信号线、函数方块、信号引出点及求和点组成的方框图来表示。求和点函数方框引出线函数方框信号线三、方框图的运算规则1、串联运算规则几个

3、环节串联，总的传递函数等于每个环节的传递函数的乘积。例：隔离放大器串联的RC电路同向环节并联的传递函数等于所有并联的环节传递函数之和。并联运算规则反馈运算规则1、基于方框图的运算规则四、方框图的等效变换2、综合点（比较点）的移动1）综合点前移x2x3x1G(s)G(s)G(s)x1x2x32）综合点后移G(S)1/G(S)X1X2X3-G(S)X1X2X3-3、引出点的移动G(S)G(S)X1X2X2X2X1X2G(S)2）引出点后移1）引出点前移G(S)X2X1X1G(S)1/G(S)X1X2X14、综合点互换x1Yx2

4、x3x1Yx2x3相邻综合点之间可以随意调换位置注意：相邻引出点和综合点之间不能互换!4、方框图简化法求系统传递函数的一般步骤（1）观察系统中是否存在相互交错的局部反馈回路；（2）通过比较点和引出点的移动消除交错回路；（3）先求出并联环节和具有局部反馈环节的传递函数，然后求出整个系统的传递函数。【例1】试简化系统结构图，并求系统传递函数。【例2】试简化系统结构图，并求系统传递函数。方法1:引出点后移方法2:引出点前移【例3】【例4】只有一条前向通道的多回路系统的闭环传递函数闭环系统输入量到输出量间的串联环节的总传递函数即前

5、向通路传递函数的乘积。n闭环系统所具有的反馈回路的总数i各反馈回路的序号闭环系统中各交错反馈或多环局部反馈的开环传递函数即每个反馈回路的传递函数的乘积。-正反馈+负反馈5、公式法求系统的传递函数【例5】公式法求取传递函数6、代数法求系统传递函数五、物理系统的方框图绘制方法1）建立各元件的微分方程2）将各元件的微分方程进行拉氏变换，并改写成合适的形式。3）依次将各元件的方框图按照变量的传递顺序连接起来，绘出系统的图。【例6】二阶RC电气网络1）建立各元件的微分方程2）将各元件的微分方程进行拉氏变换，并改写成合适的形式。3）依

6、次将各元件的方框图按照变量的传递顺序连接起来，绘出系统的图。作业1、P482—82、P482—9