第二章 自动控制系统数学模型3分析.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2.5.1 结构图的组成和绘制 2.5 系统的结构图 R(s) C(s) E(s) G(s) H(s) (-) 例2.7 绘出RC电路的结构图。 Ur(s) Uc(s) I1(s) 1/R1 1/sC1 (-) 信号线：表示信号传递通路与方向。 方框：表示对信号进行的数学变换。方框中写入元件或系统的传递函数。 比较点：对两个以上的信号进行加减运算。“+”表示相加，“-”表示相减。 引出点：表示信号引出或测量的位置。同一位置引出的信号数值和性质完全相同。 结构图由许多对信号进行单向运算的方框和一些信号流向线组成，它包括： 2.5 2.1 2.2 2.3 R1 C1 i1 (t) ur(t) uc(t) 2.4.2 例 例2.8 绘出图示双RC网络的结构图。 ui uo u C2 C1 ic i1 R1 R2 i2 2.19 U(s) I2(s) Uo(s) (d) (-) IC(s) U(s) (c) IC(s) I1(s) I2(s) (-) (b) Ui(s) I1(s) U(s) (-) (a) I2(s) Uo(s) (e) Ui(s) Uo(s) I2(s) U(s) IC(s) I1(s) (-) (-) (-) (f) 返回 动画演示 串联方框的简化(等效)： R(s) C(s) E(s) G(s) H(s) - 2.4.2 结构图的等效变换和简化 C(s) G2(s) G1(s) V(s) R(s) (a) (a) 变换前 R(s) C1(s) C3(s) C2(s) (-) G1(s) G2(s) G3(s) C(s) C(s) G2(s)G1(s) R(s) (b) G1(s)+G2(s)-G3(s) (b) 变换后 R(s) C(s) 反馈连接方框的简化（等效）： 并联方框的简化（等效）： C(s)=G(s)E(s) E(s)=R(s) - H(s) C(s) C(s)=G(s)[R(s) - H(s)C(s)] 例 2.4.1 比较点和引出点的移动： 等效原则：前向通道和反馈通道传递函数都不变。 例2.9 G(s) R(s) C(s) C(s) G(s) G(s) C(s) C(s) R(s) G(s) R(s) C(s) R(s) G(s) C(s) R(s) R(s) G4(s) (-) G2(s) G6(s) (-) C(s) R(s) G3(s) G5(s) G1(s) 引出点移动： 1. 引出点前移 C(s)=G(s)R(s) 2. 引出点后移 1. 相加点前移 G(s) (-) B(s) C(s) R(s) G(s) B(s) C(s) R(s) (-) C(s) R(s) G(s) (-) B(s) C(s) G(s) G(s) R(s) B(s) (-) R(s) V1(s) V2(s) E1(s) C(s) (-) V2(s) V1(s) (-) C(s) R(s) V1(s) V2(s) C(s) R(s) (-) 或 相加点的移动 3. 交换或合并相加点 2. 相加点后移 C(s)=G(s)R(s)-B(s) C(s)=G(s)[R(s)-B(s)] = G(s)R(s)-G(s)B(s) C(s)=E1(s)+V2(s) = R(s)-V1(s)+V2(s) = R(s)+V2(s)-V1(s) 例2.10 结构图化简 (1) 结构图化简方案Ⅰ H1 H2 G1 G2 G3 G4 (-) (-) R Y R H2+G3H1 G1 G2 G3 H2 G4 (-) Y (a) G4 G3 H2 Y R (b) G4 Y R (c) 返回 2.4.2 2.4.1 (3) 结构图化简方案Ⅲ (2) 结构图化简方案Ⅱ H1+H2/G3 H2/G3 G2G3 G1 G4 (-) R Y (a) H2/G3 G4 R Y (b) G1G2G3 H1/G1 G4 R Y (-) (a) G4 G1G2G3 Y R (-) (b) 1. 等效为单位反馈系统 其它等价法则 R(s) (-) C(s) G(s) H(s) G(s) H(s) (-) C(s) R(s) G(s) H(s) R(s) C(s) -1 E(s) C(s) R(s) G(s) -H(s) E(s) 2. 负号可在支路上移动 E(s)=R(s)-H(s)C(s)