自动控制理论传递函数及方块图.pptVIP

一、框图基本单元 图模型的一个突出优点是直观、形象，是工程上用来分析复杂系统的重要手段。框图组成的四个基本单元： （a） 信号线 （b）引出点(又叫分支点) （c）相加点(又叫比较点) （d）方块（又叫环节） 系统的方块图实质上是将原理图与数学方程两者结合起来，它是一种对系统的全面描写。 二、绘制系统框图步骤 Note: 只有当一个方块的输出量不受其后的方块影响时，才能够将他们串联连接。如果在这些环节之间存在着负载效应，就必须将这些环节合并为一个单一的方块。 二、方块图运算法则： 1、串联运算法则 因为 结论：多个环节串联后总的传递函数等于每个环 节传递函数的乘积。 G(s) = G1(s) G2(s)?? Gn(s) 2、并联运算法则 因为 所以 结论：多个环节并联后的传递函数等于所有并联 环节传递函数之和。 G(s) = G1(s) + G2(s) +?? + Gn(s) 3、反馈运算法则 前向通道和反馈通道传递函数分别为G ( s )、 H ( s ) 结论： 具有负反馈结构环节传递函数等于前向通 的传递函数除以1加（若正反馈为减）前向通道与反 馈通道传递函数的乘积。 例 解：利用方块图变换法则 (a) 比较点A前移，分支点D后移 (b) 消除局部反馈回路 （C） 消除主反馈回路 可以看出：方块图的化简方法不是唯一 的，人们应充分地利用各种变换技巧，选择最 简捷的路径，以达到省力省时的目。 三、系统的传递函数 1、开环传递函数 定义：反馈信号B(s)与偏差信号E(s)之比 结论：开环传递函数等于前向通路传递函数G(s)和反馈通路 传递函数H(s)的乘积。 2、闭环传递函数 定义：系统的主反馈回路接通以后，输出量与输入 量之间的传递函数，通常用?(s) 3、扰动传递函数 把系统输入量以外的作用信号均称之为扰动信号。 设输入量R（s）=0 当 时， 此时扰动的影响可被抑制 。 设扰动信号N（s）=0 当 时， 表明此时系统的闭环传递函数只与H（S）有关， 与被包围的 环节无关。 R（s）、 N（s）同时作用时： 4、误差传递函数 a) 在控制量作用下系统的误差传递函数： 假设N(s)＝0，则 称为误差传递函数 b) 扰动量作用下系统的误差传递函数： c) 在控制量R(s)和扰动量N(s)同时作用时，系统总的误差： * * * * 2-4 框 图 ３.根据控制系统的信号走向关系，将各框图依次用信号线连接，系统输入量列左端，系统输出量列右端。 ２.用框图表示每一个部件 １.列写系统每一个部件的运动方程 从输入量开始写，以系统输入量作为第一个方程右边的量； 每个方程左边只有一个量，从第二个方程开始，每个方程左边的量是前面方程右边的中间变量； 直到系统输出量在方程的左边出现为止； 例2-5 R ur uc C i(t) 例2-6 uc ur C1 C2 R1 R2 i1 i2 将上图汇总得到： 4.信号相加点和引出点的移动 1、相加点前移 2、相加点后移 3、引出点前移 4、引出点后移 P34 表2-2 结构图等效变换例子||例2-11 [例2-11]利用结构图等效变换讨论两级RC串联电路的传递函数。 - - - 结构图等效变换例子||例2-11 总的结构图如下： - - - - - - - - - - - - - - 结构图等效变换例子||例2-11 - 结构图等效变换例子||例2-11 - - - - - - - - - 解法二： 结构图等效变换例子||例2-11 - [解]：结构图等效变换如下： [例]系统结构图如下，求传递函数 。 - + 相加点移动 - + ① - + ② 例 将图(a)中的相加点前移 将图(b)中最里层的反馈环节化简 a） b） 将图（C）中内环的反馈环节消去 简化 c） d） e） *