2-4控制系统元件.ppt

控制工程导论 控制工程导论 控制工程导论 本课程的任务与体系结构 §2.5 用拉普拉斯变换方法解微分方程（1） §2.6 传递函数（1） §2.6 传递函数（2） §2.6 传递函数（3） §2.6 传递函数（4） §2.6 传递函数（5） §2.6 传递函数（6） §2.6 传递函数（7） 课 程小 结 控制工程导论 控制工程导论 控制工程导论 控制工程导论 课堂回顾 §2.4 .1 控制系统的元件 控制系统元件 §2.4.2 典型环节 环节—具有相同形式传递函数的元部件的分类 典型环节及其传递函数 不同的元部件可以有相同的传递函数 若输入输出变量选择不同，则部件的传递函数不同 任一传递函数都可看作是典型环节的组合 控制系统的数学模型 课堂小结（1） 课程小结（2） 控制工程导论 * * 控制工程导论 讲授：卢 京 潮 作者：周 雪 琴 张 洪 才 出版：西北工业大学出版社 本次课程作业 (7) 2 — 4 （第 7 讲） 第二章 物理系统的数学模型 §2.1 引言 §2.2 元件和系统运动方程的建立 §2.3 运动方程的线性化 §2.4 控制系统的元件 §2.5 用拉普拉斯变换方法解微分方程 §2.6 传递函数 §2.7 结构图等效变换及梅逊公式 §2.8 反馈控制系统的传递函数 （第 7 讲） 第二章 控制系统的数学模型 §2.5 用拉普拉斯变换方法解微分方程 §2.6 传递函数 例1 R-C 电路计算 (1) 输入 u r (t) §2.5 用拉普拉斯变换方法解微分方程（2） (2) 初始条件 (3) 系统的结构参数 —— 规定 r(t) = 1(t) —— 规定0 初始条件 —— 自身特性决定系统性能 影响系统响应的因素 §2.6.1 传递函数的定义 在零初始条件下，线性定常系统输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。 §2.6.2 传递函数的标准形式 微分方程一般形式： 拉氏变换： 传递函数： ⑴ 首1标准型： ⑵ 尾1标准型： 例2 已知 将其化为首1、尾1标准型，并确定其增益。 解. 首1标准型 尾1标准型 增益 §2.6.3 传递函数的性质 (1) G(s)是复函数； (2) G(s)只与系统自身的结构参数有关； (3) G(s)与系统微分方程直接关联； (4) G(s) = L[ k(t) ]； (5) G(s) 与 s 平面上的零极点图相对应。 例3 已知某系统在0初条件下的阶跃响应为： 试求：（1） 系统的传递函数； （2） 系统的增益； （3） 系统的特征根及相应的模态； （4） 画出对应的零极点图； （5） 求系统的单位脉冲响应； （6） 求系统微分方程； （7） 当 c(0)=-1, c’(0)=0; r(t)=1(t) 时，求系统的响应。 解.（1） (2) (4) 如图所示 (3) (5) (6) （7） 其中初条件引起的自由响应部分 （1）原则上不反映非零初始条件时系统响应的全部信息； （2）适合于描述单输入/单输出系统； （3）只能用于表示线性定常系统。 例8 线性/非线性，定常/时变系统的辨析 §2. 6. 4 传递函数的局限性 §2.6.3 传递函数的性质 §2.6.1 传递函数的定义 §2.6.2 传递函数的标准形式 §2.6.4 传递函数的局限性 控制系统模型 微分方程（时域） 传递函数（复域） (1) G(s) 是复函数； (2) G(s) 只与系统自身的结构参数有关； (3) G(s) 与系统微分方程直接关联； (4) G(s) = L[ k(t) ]； (5) G(s) 与 s 平面上的零极点图相对应。 本次课程作业 (7) 2 — 4 控制工程导论 讲授：卢 京 潮 作者：周 雪 琴 张 洪 才 出版：西北工业大学出版社 本次课程作业 (8) 2 — 5 （第 8 讲） 第二章 物理系统的数学模型 §2.1 引言 §2.2 元件和系统运动方程的建立 §2.3 运动方程的线性化 §2.4 控制系统的元件 §2.5 用拉普拉斯变换方