机械控制工程第二章课件.ppt

输出信号与输入信号又之比，定义为系统的闭环传递函数，即可以推出:若反馈回路传递函数H(S)=1,称为单位反馈。此时有（2.3.4）（2.3.5）第69页,共95页，星期六，2024年，5月4．分支点移动规则若分支点由方框之后移到该方框之前，为了保持移动后分支信号不变，应在分支路上串人具有相同传递函数的方框，如图2．3．11(a)所示。若分支点由方框之前移到该方框之后，为了保持移动后分支信号X3不变，应在分支路上串人具有相同传递函数的倒数的方框，如图2．3．1l(b)所示。第70页,共95页，星期六，2024年，5月5．相加点移动规则若相加点由方框之前移到该方框之后，为了保持总的输出信号X3不变，应在移动的支路上串入具有相同传递函数的方框，如图2．3．1l(c)所示。若相加点由方框之后移到该方框之前，应在移动的支路上串入具有相同传递函数的倒数的方框，如图2．3．1l(d)所示。第71页,共95页，星期六，2024年，5月6．分支点之间、相加点之间相互移动规则分支点、相加点间的相互移动，均不改变原有的数学关系，因此，可以相互移动，如图2．3．12(a)、(b)。但分支点相加点之间不能直接移动，因为它们并不等效。第72页,共95页，星期六，2024年，5月化简的方法主要是通过移动分支点或相加点，消除交叉联接，使其成为独立的小回路，以便用串、并联和反馈联接的等效规则进一步化简，一般应先解内回路，再逐步向外回路，一环环简化，最后求得系统的闭环传递函数。例：如图2．3．13所示，应用上述规则来简化一个三环回路的方框图，并求系统传递函数。图2.3.13(a)第73页,共95页，星期六，2024年，5月化简过程可按如下步骤进行：(1)由(a)相加点前移得（b）;图2.3.13(b)第74页,共95页，星期六，2024年，5月(2)将（b）中，中间小环回路化为单一向前传递函数,得（c）；图2.3.13(c)第75页,共95页，星期六，2024年，5月(3)再消去(c)中第二个闭环回路，使之成为单位反馈的单环回路，得(d)；图2.3.13(d)第76页,共95页，星期六，2024年，5月(4)去掉（d）中单位反馈回路，得到单一向前传递函数，即原系统的闭环传递函数。图2.3.13(e)第77页,共95页，星期六，2024年，5月方框图的等效变换及简化途径不是唯一的除了简化求解系统传递函数，含有多个局部反馈的闭环传递函数，还可直接用梅逊增益公式求解：括号内每一项的符号是这样决定的：在相加点处，反馈信号为“相加”时取负号；反馈信号为“相减”时取正号。(2.3.7)第78页,共95页，星期六，2024年，5月依此可直接由(a)作出（e），要特别注意，在应用式（2.3.7）时，必须要具备以下两个条件：（1）整个方框图只有一条前向通道；（2）各局部反馈回路间存在公共的传递函数方框。第79页,共95页，星期六，2024年，5月如图2.3.14（a）中，系统有两个独立的局部反馈回路，其间没有公共的方框。不能若直接用式（2.3.7），应先将两局部反馈回路分别简化成两个方框，然后，将此两方框串联，得传递函数第80页,共95页，星期六，2024年，5月在图2.3.14（b）中，系统的两个反馈回路间有公共的传递函数方框，因此，可直接用式(2.3.7)得出传递函数：若系统不能满足使用式（2.3.7）的两个条件，可先将其方框图化成满足使用条件的形式，然后，再应用式（2.3.7）求出闭环传递函数。第81页,共95页，星期六，2024年，5月2．4反馈控制系统的传递函数控制系统一般会受到两类输人作用，一类是有用输入，或称给定输入、参考输入以及理想输入等；另一类则是扰动，或称干扰。给定输入通常加在控制装置的输人端，也就是系统的输入端；而干扰一般作用在被控对象上。为了消除干扰对系统输出的影响，一般采用反馈控制的方式，将系统设计成闭环系统。典型结构可用图2.4.1(a)所示的方框图表示。图2.4.1(a)反馈控制系统的典型框图第82页,共95页，星期六，2024年，5月应用叠加原理可分别求出在输入信号和由扰动作用时，反馈控制系统的传递函数，即闭环传递函数。输入信号作用下的闭环传递函数此时令扰动为零，可把图2.4.1(a)简化为图2.4.1(b)，图2.4.1(b)输入作用下的系统框图第