自动调速系统的静态结构图.doc

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1、§※自动调速系统的静态结构图上面用解析法推到了闭环系统的静特性，它是利用系统各环节输入、输出的静态关系，分别写出各环节的方程式，然后联立求解得到闭环系统的静特性。近来广泛采用结构图计算静特性，它比较直观地反映了个元件之间的关系，而且运算比较方便。结构图有静态和动态两种，这里只介绍静态结构图。一、静态结构图符号（一）用一个方块表示一个环节，这个环节可以是一个元件或几个元件共同组成，一般说来，具有比较直观物理意义的元件就可以算为一个环节，如放大器、晶闸管变流及触发装置、电动机、测速发电机等，都可单独成为一个环节，一般在方块的左端用箭头

2、指向方块表示此环节的输入量，而在方块的右端用箭头离开方块表示此环节的输出量，方块中写出该环节的放大倍数（或称传递系数）。即输出量与输入量的比值。如图1所示。nEnUnKpKS1/ceαΔUUctUctUdo图1几个典型环节静态结构图（二）用里面画上相互垂直的交叉线的小圆圈来表示几个量在该处相加或相减，该圆圈称为相加点或总和点，简称和点。输入箭头指向和点，根据输入量的正负，在箭头边表明“＋”、“－”，如图2所示。nnn（三）图3表示转速分几路输向几个地方的点，这个点称为取信号点或引出点，简称分点。它用一个普通的连接点表示。当然在取信

3、号时，应不影响分点信号的值，或其影响较小，可略去不计。Un*ΔU+Un_+UdoE+－IdR图2和点符号图3分点符号（四）将图2-5的转速负反馈自动调速系统按信号传递顺序连接起来，表示自动调速系统的作用关系和数量关系，即组成转速负反馈自动调速系统静态结构图，如图4所示。为了清楚起见，从输入到输出各串联环节依次向右画。这些串联环节称为前向通道环节。一般反馈环节放在前向通道下面向左画。EnKpKS1/ceαUct－IdR++Un+_ΔUUn*Uct图4转速负反馈调速系统的静态结构图二、结构图运算规则（一）方块图串联运算规则当系统中的环

4、节有两个或两个以上的环节串联组成时，而它们相互间无负载效应或负载效应略而不计时，则串联等效环节的放大倍数等于串联各环节放大倍数的乘积。例如放大器、晶UctKPKSKPKS△UUdoUdo△U闸管变流及触发装置两环节串联，其串联等效环节及等值放大倍数如图5所示。图5串联运算规则（二）方块图并联运算规则从图6中可以看到，环节并联运算规则是：当有两个或两个以上的环节并联组成时，其等值放大倍数为各环节的放大倍数之代数和。+y=x(K1+K2)y=x(K1+K2)xxxK2K2K1K1+K2xK1+图6并联运算则（三）带反馈环节的方块图运算

5、规则图7中，有一个放大倍数为K1的前向通道环节，和一个放大倍数为K2的负反馈环节，共同组成一个闭环系统，或称具有一个反馈环节的方块图。显然：（x-yk2）k1=yk1x=(1+k1k2)y所以（1）yyK2x-yxλK1K2K2y图7具有一个反馈环节的运算法则具有一个负反馈连接的系统，其等效值放大倍数为。可以证明正反馈时（2）因此可以说，具有一个反馈环节的方块图运算规则是：当一个放大倍数为K1的环节被一个放大倍数为K2的反馈环节所包围时，其闭环系统放大倍数或等值放大倍数为。式中K1——前向通道放大倍数；K1K2——从图8中可以看到

6、为闭环断开时的放大倍数，因此称为闭环节系统开环放大倍数。x+-yK1K2图8闭环系统开环放大倍数三、运算静态结构图推导闭环系统静特性图4中的输入量Un*、及扰动量-IdR，它们都可以看成是独立的输入量，因为系统所有元件都假设工作在线性段，可以看作线性元件，根据迭加原理先分别求出各输入量对输出量n的作用方程式，最后将各作用方程式相加即得闭环系统静特性方程式。（一）求出仅有Un*作用时的输出分量ｎ1仅有Un*作用时的静态结构图如图9ａ）所示，它具有一个反馈环节，根据运算规则可得（二）求当仅有-IdR作用时的输出分量n2仅考虑-IdR作

7、用时静态结构图如图9b)所示，由于Un*=0，所以图中△U=0－αn2＝－1·αn2相当于增加一个放大倍数为-1的环节,-1环节向前移动,与和点中符号吁并,并将结构图整理成图9c)所示的形式。由图可知从上式看到，对闭环系统来说，凡是被负反馈环节所包围的前向通道环节内所有扰动作用引起的转速都减小到开环系统转速降的。很明显看出反馈环节对闭环环节后面的扰动不起影响。运用静态结构写出系统静特性为：与式（1-22）结果完全相同，因此只要正确地画出结构图，就可以很快计算出系统静特性方程。ｎ1αsfKcfKJFKFKDUgαsfKsfn1+-a

8、)ｎ2-IR++-1αsfKsfKFKJFKF△Ub)KD+-KFKJFαsfKsfKD-IRn2c)图9运用结构图计算静特性