自动控制原理：方框图及其变换 PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,第2章 线性系统的数学模型,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第2章 线性系统的数学模型,一、方框图的基本概念,方框图及其变换,1、方框图,由有向线段和方框组成的表示变量之间数学关系的图形，称为方框图2、方框图的组成,（1）信号线：带箭头的有向线段，其方向表示信号的传递方向，线上标明所对应的变量a),（2）比较点：对两个以上的信号进行加减运算，,“,+,”,表示相加，,“,-,”,表示相减相加减的信号应具有相同的量纲b),第2章 线性系统的数学模型,（3）方框：方框内为环节的传递函数，箭头指向方框的信号线代表输入信号；离开方框的代表其输出信号，且有：,（4）引出点（测量点）：表示信号引出或测量的位置同一位置引出的信号，在数值和性质方面完全相同二、方框图的绘制,(1)根据系统或元件的微分方程，在零初始条件下进行拉氏变换2)根据系统拉氏变换式中的因果关系，画出其信号传递结构图单元3)按信号传递顺序连接各结构图单元，即得整个系统的方框图第2章 线性系统的数学模型,例1：画出,RC,网络的动态结构图解：（1）列写各个元件的微分方程，求其拉氏变换。

2）画出信号传递的结构图单元,第2章 线性系统的数学模型,（3）按照信号流向依次连接各个结构图，得到系统的结构图第2章 线性系统的数学模型,例2：画出双,RC,网络的动态结构图解：（1）列写各个元件的微分方程求其拉氏变换第2章 线性系统的数学模型,各环节方框图,（2）画出信号传递的结构图单元,（3）按照信号流向依次连接各个结构图，得到系统的结构图第2章 线性系统的数学模型,三、方框图的简化,变换原则：变换前后输入量和输出量之间的数学关系不变,变换方法：环节的合并、比较点或引出点的移动1、环节的合并,（1）串联环节的合并,第2章 线性系统的数学模型,所以，,n,个环节串联后总的传递函数:,C(s),推广到,n,个环节串联：,第2章 线性系统的数学模型,说明：只有当前一个方框的输出量不受其后的方框的影响时，即无负载效应时，才可以将它们串联起来例如：双,RC,网络就不等于两个单,RC,网络的串联第2章 线性系统的数学模型,（2）并联环节的合并,第2章 线性系统的数学模型,推广到,n,个环节并联：,第2章 线性系统的数学模型,（3）反馈环节的合并,第2章 线性系统的数学模型,如果反馈信号与给定信号极性相反，则称负反馈。

反之，则为正反馈，若反馈环节,H,(,s,)=1,称为单位反馈反馈信号,B,(,s,),与误差信号,E,(,s,),之比，定义为开环传递函数:,对于负反馈连接，,r,(,t,),和,b,(,t,),之差，称为偏差信号,e,(,t,),即,第2章 线性系统的数学模型,输出信号,C,(,s,),与偏差信号,E,(,s,),之比，称为前向通道传递函数:,输出信号,C,(,s,),与输入信号,R,(,s,),之比，称为闭环传递函数,(,s,)对于正反馈连接，则闭环传递函数为,第2章 线性系统的数学模型,2、比较点的移动,（1）前移,（2）后移,除以传递函数,G(S),乘以传递函数,G(S),第2章 线性系统的数学模型,3、引出点的移动,（1）前移,（2）后移,乘以传递函数,G(S),除以传递函数,G(S),第2章 线性系统的数学模型,4、信号比较点以及引出点的互换,（1）相邻比较点的互换：不需要做传递函数,（2）相邻引出点的互换：不需要做传递函数,表面来看没有意义，实际应用中非常有意义因为这是一个新的思路或新的变化第2章 线性系统的数学模型,例2-7化简图(,a),所示系统方框图，并求系统传递函数,（1）比较点的前移,第2章 线性系统的数学模型,（2）引出点的前移,第2章 线性系统的数学模型,（3）负反馈及串联,第2章 线性系统的数学模型,（4）并联,（5）串联,第2章 线性系统的数学模型,（6）负反馈,第2章 线性系统的数学模型,第2章 线性系统的数学模型,图,2-37,例2-8 试化简如图2-37(,a),所示系统的方框图，并求闭环传递函数。

引出点后移,比较点前移,第2章 线性系统的数学模型,返回,负反馈,负反馈,负反馈,并联,第2章 线性系统的数学模型,结构图简化的一般步骤：,（1）首先移动某些信号的比较点和引出点,消除交叉回路；,（2）然后合并串联或并联的环节；,（3）最后从内环到外环逐层消去反馈回路结构图变换的注意点：,（1）引出点移动时一般不要跨越比较点(如:,ab，,引出点不要移到,C(s)否则，容易引起被跨越的比较信号改变；,（2）比较点移动时一般不要跨越引出点(如:,bc，,比较点不要移到,R(s),前端)否则，取出信号可能丢失信号第2章 线性系统的数学模型,部分习题 2-6(,a),比较点后移,引出点后移,第2章 线性系统的数学模型,第2章 线性系统的数学模型,2-7,第2章 线性系统的数学模型,2-8,。