自动控制理论 1.ppt

描述系统运动的数学模型 用解析法建立系统微分方程的一般步骤 第一节 线性连续系统微分方程的建立一、线性元件单元的微分方程 第二节 传递函数  一、典型环节的传递函数 1比例环节 图 速度控制系统 具有负反馈的速度给定控制系统原理图 传递函数与结构图 绘制双T网络结构图1 绘制双T网络结构图2 图1图2比较 题1 习题 习题 方块图 二、传递函数的简化 原则：等效变换 综合点移动 梅逊公式求E(s) 运动模态5 运动模态总结 G1 G2 G3 H1 错！ G1 G2 G3 H1 G2 H1 G1 G3 无用功 G1 G2 G3 H1 G2 向同类移动 G1 G2 G3 H1 G1 引出点移动 G1 G2 G3 G4 H3 H2 H1 a b G1 G2 G3 G4 H3 H2 H1 G4 1 请你写出结果,行吗？ G1 G4 H3 G2 G3 H1 作用分解 H1 H3 G1 G4 G2 G3 H3 H1 信号流图的术语和性质 1）节点—代表系统中的变量,并等于所有流入该节点的信号之和。 2）支路—信号在支路上按箭头的指向由一个节点流向另一个节点 3）输入节点或源点—相当于自变量，它只有输出 支路。 4）输出节点或阱点—它是只有输入支路的节点，对应于因变。 5）通路—沿着支路的箭头方向穿过各相连支路的途径，称为通路 开通路—通路与任一节点相交不多于一次 闭通路—通路的终点也是通路的起点，并且与任何其它节点相交 不多于一次 6）前向通路—从输入节点到输出节点的通路上，通过任何节点不多于一次，此通路自然保护区为前向通路 7）回路—就是闭环通路 8）不接触回路—批一些回路间没有任何公共节点 9）前向通路增益—在前向通路中多支路增益的乘积。 10）回路增益—回路中多支路增益的乘积。 （1） 信号流图的定义 它是表示控制系统各变量间相互关系、以及信号流通过程的另一种图示。 （2） 信号流图的结构 信号流图 是一种表达线性代数方程组结构的信号传递网络 。 节点标志系统的变量（信号），在图中用小圆圈表示； 支路是连接两个节点的定向线段，它有一定的增益（包括传递函数），称为支路增益，在图中应标记在相应的线段旁。 注、信号只能在支路上沿箭头方向传递，经支路传递的信号应乘以支路增益。 （3） 信号流图的术语 输入节点 （源点） 回路 输入节点（源点） 输出节点 （阱点） 混合节点 a b c d l 源节点（或输入节点）：只有输出支路，而没有输入支路的节点。 源节点一般表示系统的输入量，X1 、X5就是输入节点。 阱节点（或输出节点）：只有输入支路，而没有输出支路的节点。 阱节点一般表示系统的输出量， X4就是输出节点。 混节点：即有输入支路又有输出支路的节点。如，X2、X3节点均为混节点 回路：起点和终点在同一节点，而且信号通过任意节点不多于一次的闭合通路 前向通道:信号从输入节点到输出节点传递时，每个节点只通过一次的通路，叫前向通路。前向通路上各支路增益之乘积，称为前向通道总增益，一般用Pk表示 描述四个变量的一组线性代数方程为： 图为有四个节点和六条支路的典型信号流图。 （4） 信号流图的优点： 求系统的传递函数时，不必进行预先的等效简化，而应用计算公式即可得到传递函数。这对复杂系统来说比方框图更为方便。 注意、某个节点变量表示所有流向该节点的信号之和 (5) 信号流图的基本性质 1节点标志系统的变量。 2信号在支路上沿箭头单向传递。 3支路相当于乘法器，信号流经支路时，被乘以支路增益而变换为另一信号。 4对于给定的系统，节点变量的设置是任意的，因此信号流图不是唯一的。 某个节点变量表示所有流向该节点的信号之和 后一节点变量依赖于前一节点变量，而没有相反的关系，即只有“前因后果”的因果关系 1）由系统微分方程绘制信号流图步骤 （6） 信号流图的绘制 首先应通过拉氏变换，把微分方程变换为s的代数方程； 然后，对系统的每个变量指定一个节点，按照实际系统中变量的因果关系从左到右顺序排列； 最后，根据代数方程。用表明支路增益的支路将各节点连接起来，便可得完整的信号流图。 由系统微分方程绘制信号流图 由系统结构绘制信号流图 { 2)由系统结构绘制信号流图步骤 首先把结构图中的输入量取为源节点，输出量取为阱节点； 其次用小圆圈在结构图的信号线上标志出传递的信号，便是节点。 最后用标有传递函数的线段代替结构图中的方框，便得到支路。 注.由于信号流图的节点只表示变量的相加，因此结构图中负反馈通路的传递函数在信