国防科技大学机电工程与自动化学院自动控制原理中文课件：第五讲 信号流图模型.ppt

《自动控制原理》Theories of Automatic Control 任课教员：韦庆 电 话：74380 教学方式：讲授为主 学习方式：自学 第二章 系统的数学模型 教学要求：（教材第二章） 主要内容：Laplace变换；微分方程模型；系统模型的线性化；传递函数模型、框图和信号流图模型及其化简。 基本要求：掌握控制模型建立、线性化、化简方法。 第五次课 作业 第五次课 2.1 引 言 2.1 引 言 2.6 框图模型及其化简 综合练习：例4：求传递函数Y(s)/R(s) 2.7 信号流图模型及其化简 1. 框图模型与信号流图模型的区别与联系 2.7 信号流图模型及其化简 1. 框图模型与信号流图模型的区别与联系 2.7 信号流图模型及其化简 2.7 信号流图模型及其化简 2.通路是指从一个信号节点到另一个信号节点的一条或多条相连支路构成的路径。 2.7 信号流图模型及其化简 2.通路用其增益表示，通路增益为其包含的支路增益的乘积。例如： 2.7 信号流图模型及其化简 2.7 信号流图模型及其化简 3.回路用其增益表示，回路增益为其包含的支路增益的乘积。例如： 2.7 信号流图模型及其化简 4 接触性是在信号流图化简中非常重要的概念。 2.7 信号流图模型及其化简 5.信号流图的本质：信号间的代数关系 2.7 信号流图模型及其化简 5.信号流图的本质：信号间的代数关系 2.7 信号流图模型及其化简 5.信号流图的本质：信号间的代数关系 2.7 信号流图模型及其化简 5.信号流图的本质：信号间的代数关系 2.7 信号流图模型及其化简 5.信号流图的本质：信号间的代数关系 2.7 信号流图模型及其化简 5.信号流图的本质：信号间的代数关系 2.7 信号流图模型及其化简 5.信号流图的本质：信号间的代数关系 2.7 信号流图模型及其化简 5.信号流图的本质：信号间的代数关系 2.7 信号流图模型及其化简 6.Mason信号流图增益公式： 2.7 信号流图模型及其化简 6. 流图的特征式定义为： 2.7 信号流图模型及其化简 应用Mason公式求取传递函数Y(s)/R(s)步骤： 步骤1：列写出输入R(s)到输出Y(s)的所有前向通路 步骤2：列写信号流图的所有回路 步骤3：判断所有回路的接触性，利用流图的特征式公式计算流图的特征式? 步骤4：判断前向通路与所有回路的接触性，计算所有前向通路的特征余因子 步骤5：利用Mason公式计算输入R(s)到输出Y(s)的传递函数 2.7 信号流图模型及其化简 例1：负反馈控制系统 2.7 信号流图模型及其化简 2.7 信号流图模型及其化简 例3：求Y(s)/R(s) 2.7 信号流图模型及其化简 2.7 信号流图模型及其化简 2.7 信号流图模型及其化简 例4：求传递函数Y(s)/R(s) 2.7 信号流图模型及其化简 2.7 信号流图模型及其化简 微分方程与信号流图模型 已知系统微分方程模型为： 微分方程与信号流图模型 微分方程与信号流图模型 微分方程与信号流图模型 微分方程与信号流图模型 数值法（仿真）：Simulink 微分方程与信号流图模型 5 系统时间响应的绘制： 2）数值法（仿真）：Simulink 微分方程与信号流图模型 数值法（仿真）：Simulink 微分方程与信号流图模型 数值法（仿真）：Simulink 第二章 总 结 1、微分方程模型 特点： 最基本，通常采用机理建模策略、线性化等手段处理。线性定常系统微分方程一般形式： 2、传递函数模型 在零初始条件下，对微分方程两边取拉氏变换，则有： 以传递函数和代数关系为基础，反映了系统内部的信号变换、传递关系，表示了系统的实现方式。 以传递函数和代数关系为基础，反映了系统内部的信号变换、传递关系，表示了系统的实现方式。与框图模型等效。 练 习 E1:求系统传递函数T(s)=Vo(s)/Vi(s) 练习 E1解：(1)运放的属性： 运放实际上是放大倍数非常大的电压放大器，有 其中A??。显然如果V0为有限值，必然要求 其次，运放的输入阻抗非常大，所以流入运放的电流趋近于0： 练习 E1解：(2)先看电路： 运用 有： 所以其传递函数为： 练习 E1解：(3)原电路等于两个（2）电路的串联： 有： 其中： 课前练习 E1解：(4) 所以： R(s) G1 - G2 + + G3 G4 H1 H2 Y(s) + R(s) Y(s) G2 G1 G3 -H2 G4 H1 R(s) G1 - G2 + + G3 G4 H1 H2 Y(s) + (1) 前向通路1条： (2)