第4讲 控制系统的方框图与其化简1.ppt

三、方块图基本单元 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。方块图组成的四个基本单元：  (1) 方块图化简方案Ⅰ 例9 化简方块图 小结 结构图的概念和绘制方法 结构图的等效变换（环节的合并和分支点、相加点的移动） 闭环系统的传递函数（给定作用和扰动作用共同下） 例6：试简化系统结构图，并求系统传递函数。 ( ) s R ( ) s Y - + G + + 2 H H1/G ( ) s R ( ) s Y - + G/(1+GH2) + + H1/G 例7：试简化系统结构图，并求系统传递函数。 方法2: 引出点前移 ( ) s R ( ) s Y - + G + + 1 H GH2 ( ) s R ( ) s Y - + G + + 1 H GH2 例8： 试简化图示系统结构图，并求系统传递函数 x x x x H1 H2 G1 G2 G3 G4 (-) (-) R Y (a) R G1 G2 G3 G4 (-) Y H2 H1G3 (-) (-) H2 R G1 G2 G3 G4 Y H2 H2 (-) (-) H2+H1G3 R G1 G2 G3 G4 Y H2 (-) (H2+H1G3/)G1 G4 Y R (c) H1 H2 G1 G2 G3 G4 (-) (-) R Y (2) 方块图化简方案Ⅱ(分支点后移) H1+H2/G3 H2/G3 G2G3 G1 G4 (-) R Y (a) H2/G3 H2/G3 G4 R Y (b) (3) 方块图化简方案Ⅲ G1G2G3 H1/G1 G4 R Y (-) (a) G4 G1G2G3 Y R (-) (b) H1 H2 G1 G2 G3 G4 (-) (-) R Y ) 1 (1 1 3 2 G G H - 例10 试简化系统结构图，并求系统传递函数。 例11 通过方框图变换求取如下图所示系统的传递函数 - 例12：试简化系统结构图，并求系统传递函数。 闭环系统的传递函数 五、闭环系统的传递函数： 闭环控制系统（也称反馈控制系统）的典型结构图： - + 为输入、 输出信号， 为系统的偏差， 为系统的扰动量，这是不希望的输入量。 由于传递函数只能处理单输入、单输出系统，因此，我们分别求 对 和 对 的传递函数，然后叠加得出总的输出量 。 给定输入作用下的闭环系统的传递函数 （一）给定输入作用下的闭环系统： 令 ，则有： - 输出 量为： 上式中， 称为前向通道传递函数，前向通道指从输入端到输出端沿信号传送方向的通道。前向通道和反馈通道的乘积称为开环传递函数 。含义是主反馈通道断开时从输入信号到反馈信号 之间的传递函数。 若单位反馈系统H(s)=1， 则有：开环传递函数=前向通道传递函数。 系统的偏差E(s)=R(s)-B(s)=R(s)-C(s)就是系统误差。 系统偏差 传递函数： - 给定输入作用下的闭环系统的传递函数 扰动输入作用下的闭环系统的传递函数 （二）扰动作用下的闭环系统： 此时R(s)=0,结构图： 输出对扰动的传递函数为： 输出 量为： 一般要求由扰动量产生的输出量应为零。系统的误差为-C(s), 偏差E(s)=0-B(s)=-H(s)C(s)，扰动作用下偏差传递函数为： - + 给定输入和扰动输入作用下的闭环系统的传递函数 (三）给定输入和扰动输入同时作用下的闭环系统 根据线性迭加原理： 输出： 偏差： [提示]：各个传递函数 都具有相同的分母，分母称为控制系统的特征表达式。 2.4.3.1系统传递函数 仅控制量作用下 仅扰动量作用下 控制量和扰动共同作用下 2.4.3.2系统误差传递函数 仅扰动量作用下 控制量和扰动共同作用下 2.4.3 控制系统传递函数 单独处理 线性叠加 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。 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 2.4.3.1系统