自動控制理論 課件版 3-2學習資料VIP

第三章系統(tǒng)方框圖及其等效變換1方框圖的優(yōu)點在求取系統(tǒng)的傳遞函數(shù)時，需要消去系統(tǒng)中所有的中間變量，較為繁瑣消元后僅剩下輸入輸出變量，無法反映系統(tǒng)中信息的傳遞過程用方框圖來表示系統(tǒng)，即能表明系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)間的關系和信息傳遞過程，又能方便地求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。2方框圖的組成方框G(S)表示輸入到輸出單向傳輸間的函數(shù)關系信號線：帶有箭頭的直線，箭頭表示信號的流向，在直線旁標記信號的象函數(shù)。3方框圖的組成比較點兩個或兩個以上的輸入信號進行加減比較的元件。

“+”表示相加，“-”表示相減。注意：進行相加減的量，必須具有相同的量綱。4方框圖的組成分支點表示信號測量或引出的位置注意：同一位置引出的信號，大小和性質(zhì)完全一樣。5繪制系統(tǒng)方框圖的步驟寫出系統(tǒng)中每一個部件的運動方程，進行拉氏變換得到傳遞函數(shù)一個部件用一個方框表示，方框內(nèi)填入相應的傳遞函數(shù)根據(jù)信號的流向，將各方框依次連接起來，并將輸入量置于系統(tǒng)方框圖的最左端，輸出量置于最右端6繪制系統(tǒng)方框圖的步驟例畫出下列RC電路的方框圖。解：利用基爾霍夫電壓定律及電容元件特性可得：7繪制系統(tǒng)方框圖的步驟將圖(b)和(c)組合起來即得到圖(d)，圖(d)為該一階RC網(wǎng)絡的方框圖。8方框圖的等效變換方框圖的等效變換相當于在方框圖上進行數(shù)學方程的運算。常用的方框圖等效變換方法可歸納為兩類:環(huán)節(jié)的合并;信號分支點或相加點的等效移動。方框圖變換必須遵循的原則是：變換前、后的數(shù)學關系保持不變，因此方框圖變換是一種等效變換，同時由于傳遞函數(shù)和變量的方程是代數(shù)方程，所以方框圖變換是一些簡單的代數(shù)運算。9方框圖的等效變換1.環(huán)節(jié)的串聯(lián)特點:前一個環(huán)節(jié)的輸出信號就是后一環(huán)節(jié)的輸入信號10方框圖的等效變換

上式表明，三個環(huán)節(jié)的串聯(lián)可以用一個等效環(huán)節(jié)來代替。這種情況可以推廣到有限個環(huán)節(jié)串聯(lián)的情況，等效環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)等于各個串聯(lián)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的乘積，如有n個環(huán)節(jié)串聯(lián)則等效傳遞函數(shù)可表示為：11方框圖的等效變換2.環(huán)節(jié)的并聯(lián)特點是各環(huán)節(jié)的輸入信號相同，輸出信號相加

（或相減）12方框圖的等效變換3．負反饋連接將系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸出信號送到輸入端，并與原輸入信號進行比較后再作為輸入信號，即為反饋連接。前饋傳遞函數(shù)G(s)=C(s)/E(s)反饋傳遞函數(shù)H(s)=B(s)/C(s)開環(huán)傳遞函數(shù)Go(s)=G(s)H(s)閉環(huán)傳遞函數(shù)13單位負反饋:14方框圖的等效變換4．分支點前后移動15方框圖的等效變換