第二章(结构图).ppt

1、1,一、方块图基本单元 图模型的一个突出优点是直观、形象，是工程上用来分析复杂系统的重要手段。方块图组成的四个基本单元： （a） 信号线； （b）分支点(又叫测量点)； （c）比较点(求和点)； （d）方块（又叫环节）； 方块图实质上是将原理图与数学方程两者结合起来，它一种对系统的全面描写。,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,2,例：电网络,方块图,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,3,将上图汇总得到：,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,4,二、方块图运算法则： 1、串联运算法则 因为 结论：多个环节串联后总的传递函数等于每个环 节传递函数的乘积。 G(s) = G1(s) G2(

2、s) Gn(s),第二章 控制系统的数学模型（结构图）,5,2、并联运算法则 因为 所以 结论：多个环节并联后的传递函数等于所有并联 环节传递函数之和。 G(s) = G1(s) + G2(s) + + Gn(s),第二章 控制系统的数学模型（结构图）,6,3、反馈运算法则 前向通道和反馈通道传递函数分别为G ( s )、 H ( s ) 结论：具有负反馈结构环节传递函数等于前向通道 的传递函数除以1加（若正反馈为减）前向通道与反 馈通道传递函数的乘积。,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,7,8,9,三、系统的传递函数 1、开环传递函数 定义：反馈信号B(s)与偏差信号E(s)之比 结论：

3、开环传递函数等于前向通路传递函数G(s)和 反馈通路传递函数H(s)的乘积。,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,10,推广到一般情况： 式中：K闭环系统的开环放大系数（又叫开环放大倍数或 开环增益），是影响系统性能的重要参数。 当反馈传递函数H（s）=1（又叫单位反馈）时，开环传递 函数和前向传递函数相同，均等于G( s )。,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,11,2、闭环传递函数 定义：系统的主反馈回路接通以后，输出量与输入 量之间的传递函数，通常用(s) 3、扰动传递函数 把系统输入量以外的作用信号均称之为扰动信号。,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,12,a.设输入量R（s

4、）=0 当 扰动影响可被抑制 b.设扰动信号N（s）=0 当 时， 表明此时系统的闭环传递函数只与H（S）有关，与被包围的 环节无关。,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,13,R（s）、 N（s）同时作用时：,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,14,4、误差传递函数 a) 在控制量作用下 误差传递函数： 假设N(s)0，则 称为误差传递函数,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,15,b) 扰动量作用下系统的误差传递函数： c) 在控制量R(s)和扰动量N(s)同时作用时，系统误差：,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,16,例1 解：利用方块图变换法则 (a) 比较点A前移，分支点

5、D后移,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,17,(b) 消除局部反馈回路,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,18,（C） 消除主反馈回路 注意：方块图的化简方法不是唯一的，人们应充分地利用各种变换技巧，选择最简捷的路径，以达到省时省力的目的。,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,19,例2,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,20,另一种变换（学生做）,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,21,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,22,23,第二章 控制系统的数学模型（结构图）,24,一、三种基本连接方式：串联、并联、反馈 二、结构图等效变换时须注意： 相加点和分支点之间不能互换变位； 移动相加点或分支点时，只能紧