控制工程详解.pptVIP

* 五. 控制系统的信号流图 例2-9: 设已知某控制系统运动方程的拉氏变换式为： 其中， 分别为系统输入、输出信号的拉氏变换。 试画出该系统的信号流图 * 六. 信号流图的梅森增益公式 梅森增益公式 * 例2-10. 设某控制系统的结构图如下所示。试绘制其信号流图，并由信号流图应用梅森增益公式计算系统的闭环传递函数 C(S)/R(S)。 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 * * 2.7 脉冲响应 一. 脉冲响应的定义 脉冲响应是零初始条件下，线性定常系统对理想单位脉冲输入的响应过程。 二. 理想单位脉冲函数 * 三. 理想单位脉冲的性质 在t=t0处的理想单位脉冲函数可用 来表示 * 四. 控制系统的脉冲响应与系统闭环传递函数的关系 设控制系统运动方程为 D(p)c(t)=M(p)r(t) (1) r(t)——输入信号 c(t)——输出信号 取r(t)= ，则c(t)便是脉冲响应，对式（1）进行拉氏变换，并令初始条件为零，得： * 结论 控制系统的脉冲响应的拉氏变换式等于其闭环传递函数，而脉冲响应可通过传递函数的拉氏反变换取得。即：控制系统的脉冲响应可以作为描述控制系统运动特性的数学模型，是一种时域数学模型。 * * 电子10-12 * 自动化10-12 * 控制工程基础 * * 第 二章 控制系统的数学模型 2. 控制系统的运动方程式 3. 传递函数 4. 控制系统的传递函数 5. 控制系统的的结构图及其化简 6. 信号流图 7. 脉冲响应 1. 傅氏变换与拉氏变换 * 2.1 傅里叶变换与拉普拉斯变换 一.傅里叶级数 二.傅里叶变换 三.拉普拉斯变换 * 2.2 控制系统的运动方程式 控制系统运动方程式的功能 控制系统的运动方程式展示了系统在运动过程中各变量之间的相互关系，既定性又定量地描述了整个系统的运动过程。 列写控制系统运动方程式的步骤 明确输入量与输出量； 写出原始方程（组）； 消除中间量，仅剩输入量、输出量及其导数； 将微分方程整理成标准形式。 * 举例 例2-1. 设有由电感L 、电容C和电阻 R组成的电路，示于下图。试列写出以电压U2为输出量和以电压U1为输入量的运动方程式。 * 例2-2. 设有两个形式相同的RC电路串联而成的滤波电路如 下图所示，试列写出以电压U2为输出量和以电压U1为 输入量的滤波电路运动方程式。 * 例2-3. 求下图所示机械系统的微分方程式，图中位移xi， x0分别为输入量和输出量。 * 例2-4. 设有负载直流电动机系统如下图，试列写出以电枢电压Ua为输入量和以电动机输出轴角速度 为输出量的系 统运动方程。 E 负载 * 2.3 传递函数 传递函数的功能 传递函数是基于拉氏变换、用来描述线性系统或线性元件的输入-输出关系的一种常用函数。它全面地反映线性定常系统或线性元件的内在固有特性。 二. 传递函数的形式 拉氏算子的有理式 * 三. 传递函数的定义 在零初始条件下，线性定常系统或元件输出信号的拉氏变换式X2(S)与输入信号的拉氏变换式X1(S)之比，称为该系统或元件的传递函数。记为： * 四. 传递函数的性质 线性定常系统或元件的传递函数是在复域描述其运动特性的数学模型，它与作为实域数学模型的运动方程一一对应。 2. 传递函数是表征线性定常系统或元件自身的固有特性，它与其 输入信号的形式无关，但和输入信号的作用位置及输出信号的 取出位置有关。 3. 传递函数是复变量 S的有理分式，其分子多项式M(S)及分母 多项式D(S)的各项系数均为实数。 * 4. 将传递函数写成如下形式： 分别定义z1,z2, …, zm及p1,p2, … , pn为传递函数G(S)的零点与极点。 5. 传递函数不能反映系统及其元件的物理结构，那些物 理结构截然不同的系统或元件只要运动特性