机械控制工程基础-第章-系统的数学模型.ppt

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。 1、系统的传递函数 第三章 系统的数学模型 第三章 系统的数学模型 单独处理 线性叠加 系统对控制量R(s)的闭环传递函数 系统对拢动量N(s)的闭环传递函数 假设扰动量N(s)=0 控制量R(S)作用 屏蔽 ？ 第三章 系统的数学模型 假设R(s)=0 ！扰动的影响将被抑制 扰动量N(S)作用 屏蔽 ？ 第三章 系统的数学模型 控制量与扰动量同时作用 第三章 系统的数学模型 以误差信号E(s)为输出量，以控制量R(s)或拢动量R(s)为输入量的闭环传递函数。 2、 系统误差传递函数 第三章 系统的数学模型 假设扰动量N(s)=0 控制量R(S)作用 第三章 系统的数学模型 假设R(s)=0 扰动量N(S)作用 第三章 系统的数学模型 控制量与扰动量同时作用 稳态误差：瞬态过程结束后的误差e(t)，即稳态分量 第三章 系统的数学模型 系统的各闭环传递函数具有相同的分母、相同的特征多项式 1+G1(s)G2(s)H(s)=0 第三章 系统的数学模型 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。 闭环传递函数的极点相同。 稳定性 1+G1(s)G2(s)H(s)=0 G1(s)G2(s)H(s)为系统的开环传递函数。 第三章 系统的数学模型 理想微分 若输入为1,输出无穷 实际微分 惯性 T ? 0 KT 有限 运动方程式： 传递函数： 传递函数： 例1：测速发电机 例2：RC微分网络 例3：理想微分运放 4、微分环节 第三章 系统的数学模型 RC微分网络： 微分环节实例 第三章 系统的数学模型 不同形式 储能元件 能量转换 振荡 运动方程式： 传递函数： ? ——环节的阻尼比 K——环节的放大系数 T ——环节的时间常数 0?1 产生振荡 ??1 两个串联的惯性环节 例1：机械平移系统 例2：RLC串联网络 5、（二阶）振荡环节 第三章 系统的数学模型 振荡环节分析 y(t) t 0 单位阶跃响应曲线 极点分布图 [分析]：y(t)的上升过程是振幅按指数曲线衰减的的正弦运动。与 有关。 反映系统的阻尼程度，称为阻尼系数， 称为无阻尼振荡圆频率。当 时，曲线单调升，无振荡。当 时，曲线衰减振荡。 越小，振荡越厉害。 第三章 系统的数学模型 1）、机械平移系统（两储能元件M、K和一耗能元件B） 振荡环节例子 第三章 系统的数学模型 2）、RLC串联网络电路（两储能元件C、L和一耗能元件R） 振荡环节例子 第三章 系统的数学模型 运动方程式： 传递函数： ??1 ?两个串联的一阶微分环节 ? ——环节的阻尼比 K ——环节的放大系数 T ——环节的时间常数 6、二阶微分环节 第三章 系统的数学模型 运动方程式： 传递函数： ?—环节的时间常数 例1：水箱进出水管的延滞 7、延滞环节 延迟环节：又称时滞，时延环节。它的输出是经过一个延迟时间后，完全复现输入信号。 如右图所示。 第三章 系统的数学模型 比例环节： 一阶微分环节： 二阶微分环节： 积分环节： 惯性环节： 二阶振荡环节： 延迟环节： 第三章 系统的数学模型 小结1：各典型环节名称： 比例环节 一阶微分环节 二阶微分环节 积分环节 惯性环节 振荡环节 延迟环节 纯微分环节 典型环节串联形 第三章 系统的数学模型 3.4 系统方块图和信号流图 一、 二、 三、 方块图 系统信号流图 控制系统传递函数 第三章 系统的数学模型 一、 方块图 第三章 系统的数学模型 1信号线 带有箭头的直线，箭头表示信号的 传递方向，直线旁标记信号的时间函 数或象函数。 2信号引出点（线）/测量点 表示信号引出或测量的位置和传递方向。同一信号线上引出的信号， 其性质、大小完全一样。 第三章 系统的数学模型 3 函数方块(环节) 函数方块具有运算功能 ？ 第三章 系统的数学模型 4. 求和点（比较点、综合点） 1.用符号“?”及相应的信号箭头表示 2.箭头前方的“+”或“-”表示加上此信号或减去此信号 ! 注意量纲 第三章 系统的数学模型 相邻求和点可以互换、合并、分解。