自动控制系统教案.ppt

* 2.6.2 直流枢控电动机转速反馈控制系统 (2.45)和(2.46)式可以写成 令 ,可得到系统状态微分方程 (2.47) (2.48) (2.49) * 2.6.2 直流枢控电动机转速反馈控制系统 枢控电动机框图模型 以转速为输出量 电枢回路环节 由电枢回路方程 (2.49) 得到传递函数 (2.50) * 2.6.2 直流枢控电动机转速反馈控制系统 转动环节 电动机功率较大时其粘性摩擦系数可以忽略不计，则运动方程为: (2.51) 其中 (2.52) 令 (机电时间常数) 得到传递函数 * 2.6.2 直流枢控电动机转速反馈控制系统 可以得到枢控电动机结构图 枢控电动机结构图 Ke - Ua(s) Ia(s) IL(s) - N(s) * 2.6.2 直流枢控电动机转速反馈控制系统 以角速度或角位移作为输出量(小功率伺服系统) 由于电动机功率较小，要考虑粘性摩擦 由(2.46)式,转动环节的输入输出方程为： (2.53) 枢控电动机框图模型 - Ce - Ua(s) ML(s) M ?(s) ?(s) 角速度 角位移 * 2.6.2 直流枢控电动机转速反馈控制系统 枢控电动机直流调速系统结构框图 以测速发电机作为转速负反馈环节，有 Kc Ks Ke Kt Ug(s) Ut(s) Ud0(s) IL(s) N(s) - - - 比例调节器 晶闸管 整流装置 转速负反馈 直流电动机 采用比例调节器时，系统的结构框图 返回 * 小结 本章讨论了控制系统常用的几种数学模型形式，并简要介绍了输入输出数学模型与状态空间模型之间的关系,在控制系统的分析与设计中,建立系统数学模型的工作十分重要,需要根据相关物理系统的数学模型,并运用相应的数学方法; 本章要求重点掌握传递函数、系统结构框图等数学模型; 返回 * Homeworks 系统方框图如图所示，计算传递函数 T(s)=Y(s)/R(s) * Homeworks 假设如图所示运算放大器是理想的，各个参数取值为C=1mF,R1=167kW,R2=240kW,R3=1kW, R4=100kW ，试计算运算放大器电路的传递函数G(s)=Vo(s)/V(s) * Homeworks 假设以下两个系统的状态微分方程分别为： (1) (2) 试计算上述系统的传递函数G1(s)， G2(s) * Homeworks 假设以下两个系统的传递函数分别为： 试写出上述系统的状态空间模型 * 2.3.2 框图的基本变换 例2.2 化简并联方框图 G1(s)+G2(s) * 2.3.2 框图的基本变换 例2.3 化简以下方框图 * 2.3.2 框图的基本变换 例2.3 化简以下方框图 * 2.3.2 框图的基本变换 例2.3 化简以下方框图 * E(s) 2.3.3 反馈控制系统的传递函数 负反馈控制系统的典型结构图 B(s) = H(s)Y(s) E(s) = R(s)-B(s) = R(s)-H(s)Y(s) Y(s) = G(s)E(s)= G(s)[R(s)-H(s)Y(s)] [1+ G(s)H(s)]Y(s)= G(s)R(s) 得到等效传递函数 * E(s) 称为前向传递函数 称为开环传递函数 称为闭环传递函数 2.3.3 反馈控制系统的传递函数 负反馈控制系统的典型结构图 返回 * 2.4 状态空间模型 状态:动态系统的状态是系统的最小一组变量（称为状态变量），只要知道了在时刻t= t 0的一组状态变量和时刻t t 0的输入量，就能够完全确定系统在任何时刻的行为 ; 状态变量：动态系统的状态变量是确定动态系统状态的最小一组变量 ; 状态向量 :如果完全描述一个给定的系统的行为需要n个状态变量，那么这n个状态变量可以看成是向量x的n个分量，这个向量就称为状态向量; 状态空间 ：由状态向量张成的函数空间 * 2.4.1 状态微分方程 假设MIMO系统包含n个状态变量，系统由m个输入量和q个输出量,可以用下列方程描述系统： x2 xn 输出环节 动 态 系 统 u1 u2 um x1 y1 y2 yq 动力学环节 * 2.4.1 状态微分方程 假设MIMO系统包含n个状态变量，系统由m个输入量和q个输出量,可以用下列方程描述系统： x2 xn 输出环节 动 态 系 统 u1 u2 um x1 y1 y2 yq 动力学环节 *