自动控制原理49448.ppt

复习拉普拉斯变换有关内容（1） 复习拉普拉斯变换有关内容（2） 复习拉普拉斯变换有关内容（3） 复习拉普拉斯变换有关内容（4） 复习拉普拉斯变换有关内容（5） 复习拉普拉斯变换有关内容（6） 复习拉普拉斯变换有关内容（7） 复习拉普拉斯变换有关内容（8） 复习拉普拉斯变换有关内容（9） 复习拉普拉斯变换有关内容（10） 拉氏变换总结（1） 拉氏变换总结(2) 复习拉普拉斯变换有关内容（11） 复习拉普拉斯变换有关内容（12） 复习拉普拉斯变换有关内容（13） 复习拉普拉斯变换有关内容（14） 复习拉普拉斯变换有关内容（15） 复习拉普拉斯变换有关内容（16） 复习拉普拉斯变换有关内容（17） 复习拉普拉斯变换有关内容（18） 例 已知 ，求 解. * 第一节 控制系统的微分方程 第二章自动控制系统的数学模型 第三节 传递函数 第四节 动态结构图 第五节 反馈控制系统的传递函数 第六节 数学模型的建立与化简举例 第二章　自动控制系统的数学模型 第七节 用MATLAB处理系统数学模型 第二节 数学模型的线性化 大 纲 要 求 了解数学模型的基本概念；掌握控制系统的微分方程，掌握拉普拉斯变换在控制系统中的应用；掌握传递函数、动态结构图、结构图的等效变换法则、梅逊公式和系统传递函数。 第一章 概述 数学模型：描述系统动态过程中各变量之间相互关系的数学表达式。 建立方法主要有两种： 1）解析法（机理分析法） ：根据系统所遵循的物理定律，经过数学推导,求出数学模型。 2）实验法（系统辨识法）：在系统的输入端加上一定形式的测试信号，通过实验测试出系统输出信号，再根据输入、输出特性确定数学模型。 本章只介绍用解析法建立数学模型的方法。 上一目录 第二章　自动控制系统的数学模型 常用的数学模型：微分方程、传递函数、动态结构图、频率特性等。 第一节　控制系统的微分方程 一、建立微分方程的一般步骤 二、常见环节和系统的微分 方程的建立 三、 线性微分方程式的求解 上一目录 第二章　自动控制系统的数学模型 线性定常系统微分方程的一般形式 第一节　控制系统的微分方程 系统微分方程由输出量各阶导数和输入量各阶导数以及系统的一些参数构成。 第一节 控制系统的微分方程 （1）?确定系统的输入变量和输出变量。 一、 建立系统微分方程的一般步骤 一个系统通常是由一些环节连接而成的，将系统中的每个环节的微分方程求出来 ，便可求出整个系统的微分方程。 列写系统微分方程的一般步骤： 根据各环节所遵循的基本物理规律，分别列写出相应的微分方程，并构成微分方程组。 （2）?建立初始微分方程组。 将与输入量有关的项写在方程式等号右边，与输出量有关的项写在等号的左边。 （3）消除中间变量，将式子标准化。 uc ur 二、常见环节和系统微分方程的建立 1． RC电路 + - ur uc + - C i R 输入量： 输出量： 第一节 控制系统的微分方程 （1）?确定输入 量和输出量 （2）?建立初始微 分方程组 （3）消除中间变量， 使式子标准化 RC电路是一阶常系数线性微分方程。 ur= Ri + uc i = C duc dt RC duc dt + uc= ur 2．机械位移系统 系统组成： 质量 弹簧 阻尼器 输入量 弹簧系数k m 阻尼系数f F(t) 输出量 y(t) 初始微分方程组: F = ma F(t) –FB(t) – FK(t) = ma 根据牛顿第二定律 第一节 控制系统的微分方程 第一节 控制系统的微分方程 中间变量关系式: FB(t) = f dy(t) dt FK(t) = k y(t) a = d2y(t) dt2 m d2y(t) dt2 f dy(t) dt + ky(t) = F(t) + 消除中间变量得: 3．他激直流电动机 输入:电枢电压 工作原理： 电枢电压作用下产生电枢电流，从而产生电磁转矩使电动机转动. 输出:电动机速度 第一节 控制系统的微分方程 Ra eb + - ud La id 根据基尔霍夫定律有 电动机的电路等效图: ed + - ud Ld id Rd did dt ud = Rd id+Ld +ed ed =Cen Ce— 反电势系数 反电势 根据机械运动方程式 dn dt Te -TL –Tf = GD2 375 Te =Cm id Cm— 转矩系数 GD2— 飞轮惯量