自动控制原理第2章控制系统的数学模型之2详解.ppt

综合例子： 以机电随动系统为例，如下图所示 系统各元部件的动态结构图(4) 系统各元部件的动态结构图(5) 系统各元部件的动态结构图(6) 系统各元部件的动态结构图(7) 系统各元部件的动态结构图(8) 附例1 试简化下图所示系统结构图，并求传递函数C(s)/R(s)  确定系统中的反馈回路数（回路） 求余式?1 1.求单回路 1.求单回路 1.求单回路 1.求单回路 2. 求两两互不相关的回路 2.求两两互不相关的回路 3.求前向通路 3.求前向通路 4.求系统总传递函数 * * * * * * * * * * * * * * * _ B(s) H(s) G1(s) G2(s) R(s) E(s) C(s) + N(s) （1） 闭环系统的开环传递函数 闭环控制系统的典型 结构： 开环传递函数： 系统反馈量与误差信号的比值 E(s) B(s) Gk(s) = E(s) B(s) = G1(s) G2(s) H (s) = G (s) H (s) 六、 闭环系统的传递函数 （2）闭环系统的闭环传递函数 1．给定信号R(s)作用 _ B(s) H(s) G1(s) G2(s) R(s) E(s) C(s) + N(s) 系统的典型 结构： D (s) = 0 典型结构图 可变换为： _ B(s) H(s) G1(s) G2(s) R(s) E(s) C(s) 系统的闭环 传递函数: R(s) C(s) Ф (s) = = 1 +G(s)H(s) G(s) 2．扰动信号N(s)作用 R (s) = 0 N(s) 动态结构图 转换成: 前向通道: G1(s) H(s) G2(s) N(s) C(s) 反馈通道: 闭环传递 函数为： N(s) C(s) Фn(s) = = 1 + G1(s)G2(s)H(s) G2(s) 3.输入信号和扰动信号同时作用时，系统的输出 _ R(s) E(s) H(s) G2(s) G1(s) （3）闭环系统的误差传递函数 1．给定信号R(s)作用 R(s)作用下误差输出的动态 结构图: _ B(s) H(s) G1(s) G2(s) R(s) E(s) C(s) + N(s) 前向通道: 反馈通道: R(s) E(s) N (s) = 0 R(s) E(s) Фer(s)= = 1+G1(s)G2(s)H(s) 1 + D(s) G1(s) G2(s) -H(s) E(s) 2．扰动信号N(s)作用 _ B(s) H(s) G1(s) G2(s) R(s) E(s) C(s) + N(s) N(s)作用下误差输出的动态 结构图: 前向通道: 反馈通道: N(s) E(s) R (s) = 0 N(s) E(s) Фen(s) = = 1 + G1(s)G2(s)H(s) -G2(s)H（s) R(s) E(s) N(s) C(s) H(s) G2(s) G1(s) B(s) (-) 3.输入信号和扰动信号同时作用时，系统的误差 结论1：无论是系统传递函数还是误差传递函数， 它们都有一个共同的特点，拥有相同的分母， 这就是闭环系统的本质特征，我们将闭环传递 函数的分母多项式称为闭环系统的特征方程式。 D(s)=1+G1(s)G2(s)H(s) 七、 闭环系统的特征方程式 D(s)=1+G1(s)G2(s)H(s) 结论2：系统的固有特性与输入、输出的形式、位置均无关；同一个外作用加在系统不同的位置上，系统的响应不同，但不会改变系统的固有特性。 七、 闭环系统的特征方程式 控制系统结构图 例4-20 用梅逊公式求图所示系统的传递函数C(s)/R(s)、C(s)/N1(s)、C(s)/N2(s)、C(s)/N3(s)及E(s)/R(s)、 E(s)/N1(s)、 E(s)/N2(s)、 E(s)/N3(s)。设误差定义E(s)=R(s)-C(s) 解: 根据线性系统叠加原理，系统有多个输入时，求输出对某个输入的传递函数，可只留该输入而令其余输入为零分别来求。 (1)令n1(t)=n2(t)=n3(t)=0,求C(s)/R(s) 解: (2)令r(t)=n2(t)=n3(t)=0,求C(s)/N1(s) 解: (3)令r(t)=n1(t)=n3(t)=0,求C(s)/N2(s) 解: (4)令r(t)=n1(t)=n2(t)=0,求C(s)/N3(s) 解: (5)令n1(t)=n2(t)=n3(t)=0,求E(s)/R(s) 解: (6)令r(t)=n2(t)=n3(t)=0,求E(s)/N1(s) 解: (7)令r(t)=n1(t)=n3(t)=0,求E(s)