自动控制原理 ppt课件.ppt

《自动控制原理 ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、自动控制原理2021/9/171第四讲方框图简化方法2021/9/172内容提要方框图简化2021/9/173回顾：控制系统的动态特性控制系统随时间呈动态特性描述动态特性最好的数学工具是微分方程输入Stable时间轴干扰平衡状态干扰偏离平衡状态重回平衡状态自动调节输出2021/9/174回顾：建立微分方程的方法共三步：确定系统的输入变量和输出变量输入变量:一般是干扰或者给定量输出变量:一般是被控制的变量建立一组微分方程机械系统用牛顿定律电器系统用基尔霍夫定律消除中间变量，建立输入与输出变量之间的微分方程2021/9/175回顾

2、：传递函数2021/9/176回顾：求系统传递函数的方法Step1:分析系统，建立系统的微分方程Step2:将微分方程的两边做Laplace变换Step3:求出系统的传递函数2021/9/177系统方框图概念：一个系统可由若干环节按一定的关系组成，将这些环节以方框表示，其间用相应的变量及信号流向联系起来，即方框图方框图结构要素:1函数方框G(s)输入输出2021/9/1782.相加点3.分支点2021/9/179复杂控制系统的方框图2021/9/1710复杂控制系统的方框图+-G1++H1H2G3G2H3+--RCs1s2s3

3、G(s)输入输出2021/9/1711方框图简化（方框图等效变换）将复杂反馈系统的方框图进行重新组织，便于系统分析方框图简化:6个规则2021/9/17121串联环节的等效规则G1G2G3X(s)Y(s)V(s)W(s)G1G2G3X(s)Y(s)2021/9/17132并联环节的等效规则V(s)W(s)G1G2X(s)Y(s)+X(s)Y(s)2021/9/17143反馈连接及其等效规则X(s)Y(s)GHX(s)Y(s)+E(s)2021/9/1715注意比较G1G2X(s)Y(s)+X(s)Y(s)GHX(s)Y(s)+

4、E(s)X(s)Y(s)并联（parallelblocks）闭环（closedloop）2021/9/1716练习2021/9/1717复杂方框图+-G1++H1H2G3G2H3+--RCs1s2s32021/9/17184分支点移动规则（I）GX(s)Y(s)Y(s)GX(s)Y(s)Y(s)G2021/9/17194分支点移动规则（II）GX(s)X(s)Y(s)GX(s)X(s)Y(s)2021/9/17205相加点移动规则（I）GX(s)Y(s)+Z(s)GX(s)Y(s)+Z(s)2021/9/17215相加点移动规

5、则（II）GX(s)Y(s)+Z(s)GX(s)Y(s)+Z(s)G2021/9/17226分支点之间、相加点之间相互移动规则（I）2021/9/17236分支点之间、相加点之间相互移动规则（II）2021/9/1724注意等效变换规则能够简化方框图的形式.等效变换规则不改变系统输入输出之间的传递函数2021/9/1725方框图变换的步骤Step1:简化所有串联部分(rule1)Step2:简化所有并联部分(rule2)Step3:简化所有反馈回路(rule3)Step4:相加点左移，分支点右移(rule4-7)仅适用于单输入

6、单输出系统2021/9/1726+-G1++H1H2G3G2H3+--RCs1s2s3GHX(s)Y(s)+2021/9/1727例子2021/9/17282021/9/1729练习12021/9/17302021/9/17312021/9/1732练习22021/9/17332021/9/1734练习32021/9/17352021/9/1736考虑扰动的反馈控制系统2021/9/1737多输入单输出系统简化方法保留其中的一个输入，令其它输入为零按单输入单输出系统简化方法简化对所有其它输入重复上述过程系统输出等于各输入与其对

7、应的传递函数的乘积之和2021/9/1738例子1+-G1H1RC++G2DR+-G1H1CG2+-G1H1CG2D2021/9/1739补充二、典型环节的传递函数及其暂态特性无论什么样的系统，它的传递函数都是一些基本因子相乘积而得到的。这些基本因子就是典型环节对应的传递函数。把复杂的物理系统划分为若干个典型环节，利用传递函数和框图来进行研究，这是研究系统的一种重要方法。（1）比例环节（放大环节/无惯性环节）特点：输入量与输出量的关系为一种固定的比例关系。0tKXr(s)Xc(s)r(t)y(t)y(t)/r(t)2021/9

8、/1740（2）惯性环节特点：只包含一个储能元件，使其输出量不能立即跟随输入量的变化，存在时间上的延迟。（3）积分环节特点：输出量随时间成正比地无限增加。Xr(S)Xc(S)0tr(t)/y(t)y(t)r(t)tr(t)0Y(s)R(s)y(t)y(t)/r(t)2021/