控制工程基础5控制系统的框图及其化简练习题课件

1、控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 1 1 首先将首先将 间的引出点后移到方框的输出端间的引出点后移到方框的输出端 34 ,GsGs 3 Gs 3 Hs R s 4 Gs C s 2 Gs 1 Gs 3 Hs 1 Hs H2(s) 3 Gs 3 Hs R s 4 Gs C s 2 Gs 1 Gs 3 Hs 1 Hs 4 1 Gs H2(s) 例 化简系统的结构图，求传递函数。 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 2 2 接着将接着将 组成的内反馈网络简化，其等效传组成的内反馈网络简化，其等效传 递函数为递函数为 343 ,GsGsHs 34 34 343 1 Gs Gs G

2、s Gs Gs Hs 34 Gs R s C s 2 Gs 1 Gs 1 Hs 34 HsGs H2(s)/G4(s) 3 Gs 3 Hs R s 4 Gs C s 2 Gs 1 Gs 3 Hs 1 Hs 4 1 Gs H2(s) 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 3 3 得到图为得到图为 34 Gs R s C s 2 Gs 1 G s 1 Hs 34 HsGs H2(s)/G4(s) 3 Gs 3 Hs R s 4 Gs C s 2 Gs 1 Gs 3 Hs 1 Hs 4 1 Gs H2(s) 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 4 4 得到图为得到图为 然后将然后将

3、 组成的内反馈网络简化，其等组成的内反馈网络简化，其等 效传递函数为：效传递函数为： 23424 ,GsGsHsGs 234 23 343232 1 Gs Gs Gs Gs Gs Gs HsGs Gs Hs R s C s 23 Gs 1 Gs 1 Hs 34 Gs R s C s 2 Gs 1 Gs 1 Hs 34 HsGs H2(s)/G4(s) 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 5 ( ) ( )( )( )( ) ( )( )( )( )( )( )( )( )( ) ( )( ) 1234 23234312341 1 A Gs Gs Gs Gs Gs Gs Gs HsGs

4、 Gs HsGs Gs Gs Gs Hs = + R s C s 23 Gs 1 Gs 1 Hs 最后将求得其传递函数为：最后将求得其传递函数为： 234 23 343232 1 Gs Gs Gs Gs Gs Gs HsGs Gs Hs 其中：其中： 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 6 G1 G2G3G4 H3 H2 H1 R(s) + - + - - + C(s) 例 化简系统的结构图，求传递函数。 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 7 G1G2 G3G4 H1 H2 H3 - R(s) C(s) - - G2 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 8 G1

5、G2 G4 H1 H3 - C(s) - 232 3 1HGG G R(s) 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 9 G1G2 H1 - C(s) 232 343 232 43 1 1 1 HGG HGG HGG GG R(s) 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 10 H1 - C(s) 343232 4321 1HGGHGG GGGG R(s) 第四节 框图及其化简 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 11 C(s) 34323214321 4321 1HGGHGGHGGGG GGGG R(s) 34323214321 4321 1 )( HGGHGGHGGG

6、G GGGG sGB 等效变换后系统的结构图等效变换后系统的结构图： 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 1212 练习：练习：试化简下述系统结构图，并求传递函数试化简下述系统结构图，并求传递函数C(s)/R(s)C(s)/R(s) 显然化简该结构图也显然化简该结构图也 需要移动比较点和引需要移动比较点和引 出点，需要注意得是出点，需要注意得是 ，引出点和比较点之，引出点和比较点之 间是不宜随便移动的间是不宜随便移动的 。因此我们将比较点。因此我们将比较点 前移，将引出点后移前移，将引出点后移 。 得到图为得到图为 2 Gs R s C s 1 G s 1 Hs 2 Gs C s 1

7、 Gs 1 Hs 1 1 Gs 2 1 Gs R s 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 1313 将两个比较点合并，并将求出将两个比较点合并，并将求出 的等效传的等效传 递函数递函数： 得到图为得到图为 得到系统等效传递函数：得到系统等效传递函数： 2 Gs C s 1 Gs 1 12 11 Hs G sGs 1 12 11 Hs G sGs 12 12121 1 A C sGs Gs Gs R sGsGsGs Gs Hs 2 Gs Cs 1 Gs 1 Hs 1 1 Gs 2 1 Gs Rs )(),(/),(/sHsGsG 121 1 1 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练

8、习题 14 以机电随动系统为例，如下图所示以机电随动系统为例，如下图所示 举例说明系统动态结构图的构成举例说明系统动态结构图的构成 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 15 n其象方程组其象方程组 如下：如下： ( )( )( ) ( ) aaaaa b UsR IsL sIs E s ( )( )( ) erc sss ( )( ) sse UsKs ( )( ) aas UsK Us ( )( ) mma MsC Is 2 ( )( ) mmm JssMfss 1 ( )( ) cm ss i ( )( ) bbm E sK ss 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 1

9、6 系统各元部件的动态结构图系统各元部件的动态结构图(1) )(s r )(s c )(s e ( )( )( ) ( ) aaaaa b UsR IsL sIs Es ( )( )( ) erc sss ( )( ) sse UsKs ( )( ) aas UsK Us ( )( ) mma MsC Is 2 ( )( ) mmm JssMfss 1 ( )( ) cm ss i ( )( ) bbm E sK ss )(s r )(s c )(s e 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 17 系统各元部件的动态结构图系统各元部件的动态结构图(2) )(s r )(s c )(s

10、e s K )(sUs ( )( )( ) ( ) aaaaa b UsR IsL sIs Es ( )( )( ) erc sss ( )( ) sse UsKs ( )( ) aas UsK Us ( )( ) mma MsC Is 2 ( )( ) mmm JssMfss 1 ( )( ) cm ss i ( )( ) bbm E sK ss )(s e s K )(sU s 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 18 系统各元部件的动态结构图系统各元部件的动态结构图(3) a K )(sU s )(sU a )(s r )(s c )(s e s K )(sUs a K )(s

11、Ua ( )( )( ) ( ) aaaaa b UsR IsL sIs Es ( )( )( ) erc sss ( )( ) sse UsKs ( )( ) aas UsK Us ( )( ) mma MsC Is 2 ( )( ) mmm JssMfss 1 ( )( ) cm ss i ( )( ) bbm E sK ss 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 19 系统各元部件的动态结构图系统各元部件的动态结构图(4) ( )( )( ) ( ) aaaaa b UsR IsL sIs Es ( )( )( ) erc sss ( )( ) sse UsKs ( )( ) a

12、as UsK Us )(s r )(s c )(s e s K )(sUs a K )(sUa 1 aa L sR ( ) b sE ( ) a sI ( )( ) mma MsC Is 2 ( )( ) mmm JssMfss 1 ( )( ) cm ss i ( )( ) bbm E sK ss 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 20 ( )( ) mma MsC Is 2 ( )( ) mmm JssMfss 1 ( )( ) cm ss i ( )( ) bbm E sK ss 系统各元部件的动态结构图系统各元部件的动态结构图(5) ( )( )( ) ( ) aaaaa

13、b UsR IsL sIs Es ( )( )( ) erc sss ( )( ) sse UsKs ( )( ) aas UsK Us )(sI a m C )(sM m m C )(sM m )(s r )(s c )(s e s K ) (sUs a K )(sUa 1 aa Ls R ( ) b sE ( ) a sI 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 21 ( )( ) mma MsC Is 2 ( )( ) mmm JssMfss 1 ( )( ) cm ss i ( )( ) bbm E sK ss 系统各元部件的动态结构图系统各元部件的动态结构图(6) )(s r

14、)(s c )(s e s K )(sUs a K )(sUa 1 aa Ls R ( ) b sE ( ) a sI)(s m sfJs 2 1 m C )(sM m ( )( )( ) ( ) aaaaa b UsR IsL sIs Es ( )( )( ) erc sss ( )( ) sse UsKs ( )( ) aas UsK Us ) (s M m )(s m sfJs 2 1 sfJs 1 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 22 ( )( ) mma MsC Is 2 ( )( ) mmm JssMfss 1 ( )( ) cm ss i ( )( ) bbm E

15、sK ss 系统各元部件的动态结构图系统各元部件的动态结构图(7) ( )( )( ) ( ) aaaaa b UsR IsL sIs Es ( )( )( ) erc sss ( )( ) sse UsKs ( )( ) aas UsK Us )(s m sK b )(sEb )(s r )(s c )(s e s K )(sUs a K )(sUa 1 aa Ls R ( ) b sE ( ) a sI)(s m sfJs 2 1 m C )(sM m bs K 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 23 系统各元部件的动态结构图系统各元部件的动态结构图(8) ( )( )( )

16、( ) aaaaa b UsR IsL sIs Es ( )( )( ) erc sss ( )( ) sse UsKs ( )( ) aas UsK Us ( )( ) mma MsC Is 2 ( )( ) mmm JssMfss 1 ( )( ) cm ss i ( )( ) bbm E sK ss )(s m i1 )(s c i1 )(s c )(s r )(s c )(s e s K )(sUs a K )(sUa 1 aa Ls R ( ) b sE ( ) a sI)(s m sfJs 2 1 m C )(sM m bs K 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 24

17、q例：利用结构图变换法，求位置随动系例：利用结构图变换法，求位置随动系 统的传递函数统的传递函数Qc(s)/Qr(s) 。 KsKaCm Kbs - - ML - - - r c fsJs 2 1 a R 1 i 1 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 25 例题分析例题分析 q 由动态结构图可以看出该系统有两个输入由动态结构图可以看出该系统有两个输入 r，ML（ 干扰）。干扰）。 我们知道：传递函数只表示一个特定的输出、输入关我们知道：传递函数只表示一个特定的输出、输入关 系，因此，在求系，因此，在求 c对对 r的关系时，根据线性叠加原理的关系时，根据线性叠加原理 ，可取力矩，可取

18、力矩 ML0，即认为，即认为ML不存在。不存在。 要点：要点： 结构变换的规律是：由内向外逐步进行。结构变换的规律是：由内向外逐步进行。 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 26 例题化简步骤（例题化简步骤（1)1) 合并串联环节合并串联环节： saK K )( 2 fsJsR C a m i 1 sKb r - - - - c 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 27 例题化简步骤（例题化简步骤（2)2) 内反馈环节等效变换：内反馈环节等效变换： i KK sa )( mbaa m CKfRJsRs C - - r c saK K )( 2 fsJsR C a m i 1 sKb r - - - - c 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 28 例题化简步骤（例题化简步骤（3)3) 合并串联环节：合并串联环节： iCKRfRJss KKC mbaa sam r c i KK sa )( mbaa m CKfRJsRs C - - r c 控制工程基础5控制系统的框图及 其化简练习题 29 例题化简步骤（例题化简步骤（ 4)4) 反馈环节等效变换：反馈环节等效变换： iR CKK s R KC fJs iRCKK a mas a bm amas )( 2 r c iCKRfRJss KKC mbaa sam