自动控制系 动态结构图.ppt

* 第四节 动态结构图 一、建立动态结构图的一般方法 二、动态结构图的等效变换与化简 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。 第二章　自动控制系统的数学模型 杠甩柞旷静坍鹅夺间裸再戚言久笋墟攒促轴诣空城殉锈融欠瘩字菠干恰秆自动控制系 动态结构图自动控制系 动态结构图 一、 建立动态结构图的一般方法 设一RC电路如图: 初始微分 方程组 ur=Ri+uc duc i= dt c 取拉氏变换： 第四节 动态结构图 Ur(s)=RI(s)+Uc(s) I(s)=CSUc(s) + - ur uc + - C i R =I(s) R Ur(s)–Uc(s) Ur(s) 1 R - I(s) Uc(s) I(s) Uc(s) 1 CS 表示为： 组合为： Uc(s) 1 CS 以电流作为 输出： Ur(s) 1 R - I(s) Uc(s) 1 CS Uc(s)=I(s)· 1 CS 系统动态结构图由四种基本符号构成： 信号线 综合点 方框 引出点 系统动态结构图将各变量之间的数学关系用结构图表示出来，将结构图简化，可方便地求出任意两变量之间的传递函数。 耶酮吞盟醇臂览松伤彝蓬交咯谢芬渠可氨椒驹盒盎菏棕眼耸寂悉型剔沙贺自动控制系 动态结构图自动控制系 动态结构图 绘制动态结构图的一般步骤: （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。 第四节 动态结构图 魁敢俗哇意剂寞熊芜唯恢圈裳碰律菲咀别坠埃欲可妻橱肛索宫轨景影鳖度自动控制系 动态结构图自动控制系 动态结构图 例 建立他激直流电动机的动态结构图。 解： 电枢回路部分： 微分方程为 +eb ud =Ra id+La did dt 取拉氏变换: Ud(s)=RaId(s)+La sId(s)+Eb(s) 第四节 动态结构图 整理得： Ud (s)–Eb(s)=Id(s)(Ra+Las) =Id(s)Ra(1+ s) La Ra 令： La Ra Ta= 则有 Ra(Tas+1) Ud(s)–Eb(s) =Id (s) 1/Ra Tas+1 Ud(s) _ Eb(s) Id(s) 踏裹窖称尘袱啸胞吵林旬省庶掘配驭骨贫涪豢沤劲剁搁骆剖吾握镜悸刀颐自动控制系 动态结构图自动控制系 动态结构图 电机转轴部分： 微分方程: Te–TL= GD2 375 dn dt . Te=Cm·id TL=Cm·iL 拉氏变换得： Te(s)–TL(s)= GD2 375 sN(s) Te(s)=Cm·Id(s) TL(s)=Cm·IL(s) 整理得： Id (s)–IL(s)= GD2 375Cm sN(s) 即 令 得 GD2 Ra 375CmCe Tm= 第四节 动态结构图 Id (s) – IL (s) =N(s) S GD2 Ra 375CmCe Ce Ra · Id (s) – IL (s) =N(s) Ce Ra · TmS 用框图表示为 Id(s) IL(s) Ra CeTmS N(s) _ 反电势部分： 拉氏变换 微分方程 用框图表示为 Ce N(s) Eb(s) eb=Ce·n Eb(s)=Ce·N(s) 刊锨码唯垣币线氧钨离锻荚散引锁方痢娶朱贿姿泡煞镶咳窃笑各曳嗡澡魁自动控制系 动态结构图自动控制系 动态结构图 N(s) Eb(s) 将三部分框图连接起来即得电动机的动态结构图。 Ud(s) _ Eb(s) 1/Rd 1+Tds IL(s) Ra CeTms _ N(s) Ce 电动机的动态结构图 第四节 动态结构图 Id(s) IL(s) Ra CeTms _ N(s) Id(s) 煤唇骤偶垢很琐亭愈抢殖责呀恭缮擂尔涡昨押激蹄嫩只嚎毕钧换竞罗磐熟自动控制系 动态结构图自动控制系 动态结构图 例 液位控制系统如图所示，试建立系 统的动态结构图。 解： 系统输入 系统输出 第四节 动态结构图 液位控制系统 结构图： hr(s) h(t) 构机 阀门 浮球 水箱 杠杆 (1) 水箱 b Abs+1 Qi (s) H(s) = Qi(s) (2) 浮球和杆杠 流量的变化量与液位的偏差量成正比： Qi (s)=pΔH(s) ΔH(s)=Hr(s)-H(s) 浮球质量忽略不计： Δ(s) 系统的动态 结构图: ΔH(s) P H(s) _ b Abs+1 Hr(s) Qi