当前位置:
文档之家› 自动控制原理-2-3控制系统的结构图与信号流图ppt2017
自动控制原理-2-3控制系统的结构图与信号流图ppt2017
为元部件、系统的传递函数。
(2)动态结构图的绘制
绘制动态结构图的一般步骤为:
1)确定系统中各元件或环节的传递函数。
2)绘出各环节的方框,方框中标出其传 递函数、输入量和输出量。
3)根据信号在系统中的流向,依次将各 方框连接起来。
置系统的输入变量于左端,输出变量(被 控量)于右端,便得到系统的结构图。
反馈通路——指从输出端向输入端被控量反馈的通道。
(2)系统内各回路间有交叉连接时的结构变换
方法:采用综合点与引出点的移动来消去交叉反馈, 然后应用三种基本方式变换。
1)相邻综合点间或相邻引出点间位置 互换或合并
2)综合点相对方框的移动
前移:
R(s) G(s)
C(s) ±
R(s) R(s)
C(s) C(s)
± G(s)
±
Q(s)
后移:
1 G(s)
Q(s)F(s)
R(s)
C(s)
± G(s)
Q(s)
R(s) R(s) C(s) C(s)
± G(s)
±
Q(Fs)(s) G(s)
3)引出点相对方框的移动
R(s) G
前移:
C(s)
R(s)
C(s)
C(s)
后移:
G CC(s()s)
G
R(s)
C(s)
G
R(s)
绘制动态结构图
x1(t) n(t) c(t)
dx 2(t) dt
k1r(t)
T2c(t)
R(s)
dx1 (t dt
)
k2
T1
x1
(t)
1
k2r(t
X2(s)
N(s)
)x
2
(t
)
n(t 1
)
X1(s)
C(s)
X1
(s)
k1
N(s)
C(ss)
sX2 (s) k1sR T(s1 ) T2C(s)
由图可见,系统的动态结构图一般由四种基 本符号构成:信号线、综合点、方框和引出点。
例取2拉-3氏设变一换R:C电路如图即所示。画出系统
Ur(s)的= 动RI态(s)结+构Uc图(s)。
Ur(s) – RR
Uc(s)=
I(s)
解用I:(s方初) u=i框U=始rrC=(c表s微S)dRdUu示ti分+cc(_各方su)c变程R量1组间:I(关s) 系+C-Uu1SrIc((ss))RUi=CCc1(S电sI)(s路C) U·cC(s1)Su-+c
动态结构图是系统数学模型的另 一种形式,它表示出系统中各变量之 间的数学关系及信号的传递过程。
(1)动态结构图的组成
信号线:带箭头的直线,表示信号传递方向,线上
标信号的原函数或象函数。
比较点(综合点):对两个及以上的信号进行加减运算。
分支点(引出点):表示信号引出或测量的位置。
方框(环节):表示对信号进行的数学变换,内往往
Uc(s)
1 [I1(s) I2 (s)] sc1 U1(s)
1 I2(s) sc2 Uc (s)
题1 (补充) 绘制动态结构图
输出
x1(t) n(t) c(t)
dx 2(t) dt
k1r(t)
T2c(t)
dx1 (t dt
)
T1
x1
(t
)
k
2r(t
)
x
2
(t
)
n(t
)
输入
扰动
题1
联
并联
G2 C R G1 G2
CR
反馈 G1 C G2
R G1 G2 C
R G1
G2 C R
G1 1+ G1 G2
C
反馈连接:记住公式
G(S)
C(S) R( S )
前向通路传递函数 1 前向通路传递函数 反馈通路传递函数
= G(S) 1 G( S )H ( S )
前向通路——指从输入端到输出端沿信号传递的通路。
1F
A3 + +
100k
100k
100k
200k
2、结构图的等效变换和简化 系统的动态结构图直观地反映了系统 内部各变量之间的动态关系。将复杂的动 态结构图进行化简可求出传递函数。
等效变换:被变换部分的输入量和输出量 之间的数学关系,在变换前后 保持不变。
(1)结构图三种基本形式等效变换
串
R
G1
结构图求传递函数的步骤(补充)
①确定输入量、输出量。如果有多个输入量,则 须对各个输入量逐个进行结构图等效变换,求得 各自的传递函数。有多个输出变量也如此。
②若结构图中有交叉联系,应先消除交叉,化为 无交叉的多回路结构。
C(s)
(s T1 )X1(s) T2k2R(s) X2(s) N(s)
1
[R(s) k1
C(s) T2 ]
s
1
X2 (s)
[X2(s) R(s) k 2 N(s)] s T1 X1(s)
X1(s) N(s) C(s)
i -15v 10k
ui
+15v
uo 10k
30k
20k
10k
Uc(s)
解压 统:的平动衡U对r(态定s于) 结律R_L构及C图复电。阻路抗C,1S的可概以念I++1运(s,)用直R电2 接流U画c和(s)出电系
Uc(s)
R1
I2(s)
例 求图所示电路的动态结构图。
i1 c
+ RC电i2 路R1动态结构图+
ur
i
R2 uc
-
-
RC 电路
绘制双T网络结构图(补充)
封 面
2-4目录
1、系统结构图的组成与绘制 2、结构图的等效变换与简化 3、信号流图的组成与性质 4、信号流图的绘制 5、梅森增益公式 6、闭环系统的传递函数
1、系统结构图的组成与绘制
动态结构图:根据由微分方程组得到的 拉氏变换方程组,对每个方程都用一些通路、 箭头、综合点、方框等符号组成的图形来表 示,并将各个图形正确地连结起来,即为动 态结构图。
R(s)
C(s)
G
R(s) 1 R(s) G
结构图等效变换方法(补充) 1 三种典型结构可直接用公式
2 相邻综合点可互换位置、可合并… 3 相邻引出点可互换位置、可合并… 4 “-”号可在信号线上越过方框移动,但不能越过 比较点和引出点
注意事项:
1 不是典型结构不可直接用公式 2 引出点综合点相邻,不可互换位置
R1 U1(s) R2
I1(s)
uUrr((ts))
sC1c11
I2(s) sC1c22
uUcc((ts))
Ur(s)
I2(s)
1 I1(s)
R1
1 U1(s)
sc1
1
1 Uc(s)
R2 I2(s) sc2
U1(s)
1 [Ur (s) U1(s)] R1 I1(s)
1 [U1(s) Uc (s)] R2 I2 (s)
u1 –
-k1
10k + ut
-k2
u2
功放 k3
ua
SM
c
TG
位置随动系统原理图
+15v
c -15v
i 5.21 ui
3 u1 2
u2
k3 ua
km s(Tms+1)
c
3 ut kts
uo
5.21
求下图系统的传递函数(补充)R 6 ຫໍສະໝຸດ 00k2F200k
R5
200k
A1 + +
500k
A2 + +