自动控制原理第六讲ppt课件.ppt

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1、一、信号流图及其术语二、信号代数运算法则三、根据微分方程绘制信号流图四、根据方框图绘制信号流图五、信号流图梅逊公式六、控制系统的传递函数第六讲信号流程图主要内容一、信号流图的组成要素及其术语信号流图是一种表示线性化代数方程组变量间关系的图示方法。信号流图由节点和支路组成节点：表示系统中的信号或变量。其值等于所有进入该节点的信号之和。支路：起于一个节点，终止于另一个节点，而这两个节点之间不包含或经过第三个节点。用支路增益（传递函数）表示两个变量的因果关系，支路相当于乘法器，信号在支路上沿箭头单向传递。出支路：离开节点的支路入支路：指向节点的支路源节点：只有输出的节点，代表系

2、统的输入变量。汇节点（阱节点）：只有输入的节点，代表系统的输出变量混合节点：既有输入又有输出的节点。若从混合节点引出一条具有单位增益的支路，引出信号为输出节点。源节点汇节点通道：又称路径，从一个节点出发，沿着支路的箭头方向相继经过多个节点的支路。开通道：如果通道从某节点开始，终止在另一个节点上，而且通道中每个节点只经过一次。前向通路从输入节点到输出节点的通路上通过任何节点不多于一次的通路。前向通路上各支路增益之乘积，称前向通路总增益，一般用pk表示。回路起点与终点重合且通过任何节点不多于一次的闭合通路。回路中所有支路增益之乘积称为回路增益，用Lk表示。X2、X3X3、X4

3、X5不接触回路相互间没有任何公共节点的回路X2、X3X3、X4X5二、信号代数运算法则取Ui(s)、I1(s)、UA(s)、I2(s)、Uo(s)作为信号流图的节点Ui(s)、Uo(s)分别为输入及输出节点三、根据微分方程绘制信号流图四、根据方框图绘制信号流图转换规则：1、用支路代替方框中的环节，支路增益为环节的传递函数。2、方框图中的信号用节点表示3、综合点的符号在支路增益中体现方块图转换为信号流图示例1方块图转换为信号流图示例2Pk—第k条前向通路的传递函数（通路增益）—第k条前向通路特征式的余因子，即对于流图的特征式∆，将与第k条前向通路相接触的回路传递函数代以零值

4、，余下的∆即为∆k。∆kG—系统总传递函数∆—流图特征式—所有不同回路的传递函数之和—每两个互不接触回路传递函数乘积之和—每三个互不接触回路传递函数乘积之和—任何m个互不接触回路传递函数乘积之和五、信号流图梅逊公式一个前向通道的情况只有一条前向通路三个不同回路L1、L2不接触P1与L1、L2、L3均接触多个前向通道的情况应用梅逊增益公式求传递函数的一般步骤：1、确定前向通道数n=？2、计算各前向通道的增益P1,P2,P3….3、确定回路数，并计算4、计算特征式∆5、计算余子式∆k6、计算传递函数一、系统传递函数仅控制量作用下仅扰动量作用下控制量和扰动共同作用下二、系统误差

5、传递函数仅扰动量作用下控制量和扰动共同作用下第七节控制系统传递函数前向通道：R(s)到C(s)的信号传递通路反馈通道：C(s)到B(s)的信号传递通路系统闭环传递函数：反馈回路接通后，输出量与输入量的比值。单独处理线性叠加系统对控制量R(s)的闭环传递函数系统对扰动量N(s)的闭环传递函数一、系统的传递函数系统工作在开环状态，反馈通路断开。系统开环传递函数：前向通道传递函数与反馈通道传递函数的乘积。(反馈信号B(s)和偏差信号(s)之间的传递函数)系统的开环传递数函数假设扰动量N(s)=0控制量R(S)作用假设R(s)=0扰动的影响将被抑制!!!扰动量N(S)作用控制量与

6、扰动量同时作用以误差信号E(s)为输出量，以控制量R(s)或扰动量R(s)为输入量的闭环传递函数。二、系统误差传递函数假设扰动量N(s)=0控制量R(S)作用假设R(s)=0扰动量N(S)作用控制量与扰动量同时作用系统的闭环传递函数具有相同的特征多项式1+G1(s)G2(s)H(s)G1(s)G2(s)H(s)为系统的开环传递函数。系统的固有特性与输入、输出的形式、位置均无关；同一个外作用加在系统不同的位置上，系统的响应不同，但不会改变系统的固有特性。同一系统闭环传递函数的极点相同。作业2—11（方框图转换为流程图）2—12（注意有互不接触回路）