自动控制理论第六讲 方框图3.ppt

* 自动控制理论 方框图 CHANG’AN UNIVERSITY 长安大学电子与控制工程学院 第六讲 方框图及其等效变换 一、方框的组成要素 二、方框图的画法 三、方框的运算规则 四、方框图的等效变换和化简 五、物理系统的方框图绘制方法 主要内容 结构方框图 控制器 被控对象 输入量 输出量 比较 测量电路 一、方框图的组成要素 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。 3、函数方框(环节) 函数方块具有运算功能 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 注意符号!! 相邻求和点可以互换、合并、分解。 ? 代数运算的交换律、结合律和分配律。 求和点可以有多个输入，但输出是唯一的!! 脱离了物理系统的模型!! 系统数学模型的图解形式!! 形象直观地描述系统 中各元件间的相互关 系及其功能以及信号 在系统中的传递、变 换过程。 依据信号的流向 ，将各 元件的方块连接起来组 成整 个系统的方块图。 二、方框图的画法 画出各个模块的方框图。 任何系统都可以由信号线、函数方块、信号引出点及求和点组成的方框图来表示。 求和点 函数方框 引出线 函数方框 信号线 三、方框图的运算规则 1、串联运算规则 几个环节串联，总的传递函数等于每个环节的传 递函数的乘积。 例：隔离放大器串联的RC电路 同向环节并联的传递函数等于所有并联的环节传递 函数之和。 并联运算规则 反馈运算规则 1、基于方框图的运算规则 四、方框图的等效变换 2、综合点（比较点）的移动 1）综合点前移 x2 x3 x1 G(s) G(s) G(s) x1 x2 x3 2）综合点后移 G(S) 1/G(S) X1 X2 X3 - G(S) X1 X2 X3 - 3、引出点的移动 G(S) G(S) X1 X2 X2 X2 X1 X2 G(S) 2）引出点后移 1）引出点前移 G(S) X2 X1 X1 G(S) 1/G(S) X1 X2 X1 4、综合点互换 x1 Y x2 x3 x1 Y x2 x3 相邻综合点之间可以随意调换位置 注意：相邻引出点和综合点之间不能互换! 4、方框图简化法求系统传递函数的一般步骤 （1）观察系统中是否存在相互交错的局部反馈回路； （2）通过比较点和引出点的移动消除交错回路； （3）先求出并联环节和具有局部反馈环节的传递函 数，然后求出整个系统的传递函数。 【例1】试简化系统结构图，并求系统传递函数。 【例2】试简化系统结构图，并求系统传递函数。 方法1: 引出点后移 方法2: 引出点前移 【例3】 【例4】 * 自动控制理论 方框图 CHANG’AN UNIVERSITY 长安大学电子与控制工程学院