2-3控制系统的结构图

2020/1/312-3控制系统的结构图1第二章控制系统的数学模型(8)2-1控制系统的时域数学模型(2)2-2控制系统的复域数学模型(2)2-3控制系统的结构图(4)2020/1/312-3控制系统的结构图22-3控制系统的结构图一、结构图的组成二、控制系统结构图的绘制三、结构图的等效变换四、Mason公式及其应用五、闭环系统的传递函数2020/1/312-3控制系统的结构图3一、结构图的组成1.方框（或环节）2.信号线3.引出点（或测量点）4.比较点（或综合点）G(s)U(s)C(s)U(s)u(t)U(s)U(s)U(s)U(s)R(s)U(s)±R(s)2020/1/312-3控制系统的结构图4二、控制系统结构图的绘制（1）控制系统结构图绘制步骤：建立各元件微分方程组拉氏变换方程组（考虑负载效应）确定各环节的输入输出量各环节框按信号流向连接各环节框2020/1/312-3控制系统的结构图5电磁力矩：电枢反电势：电枢回路：力矩平衡：brERiumebcEicMmmmmmmmMfJ例电枢控制式直流电动机mm)]()([1)(sEsURsIbr)()(scsEmeb)()(sIcsMmm)()()(sMsfssJmmmmm)(1)(sssmm直流电动机结构图二、控制系统结构图的绘制（2）Ur2020/1/312-3控制系统的结构图6三、结构图的等效变换（1）（一）基本连接及其等效传函1.串联2.并联G1(s)G2(s)R(s)C(s)U(s)G1(s)G2(s)R(s)C(s)G1(s)G2(s)R(s)C(s)C1(s)C2(s)G1(s)±G2(s)R(s)C(s)2020/1/312-3控制系统的结构图7三、结构图的等效变换（2）3.反馈（二）信号点的互换与移动1.互换①相加点②引出点2.移动①相加点②引出点G(s)H(s)R(s)C(s)E(s)B(s)R(s)C(s))()(1)(sHsGsGG(s)H(s)1G2020/1/312-3控制系统的结构图8三、结构图的等效变换（3）2020/1/312-3控制系统的结构图9三、结构图的等效变换（4）2020/1/312-3控制系统的结构图102相邻综合点可互换位置、可合并…三、结构图的等效变换（5）1三种典型结构可直接用公式3相邻引出点可互换位置、可合并…注意事项：1不是典型结构不可直接用公式2引出点综合点相邻，不可互换位置2020/1/312-3控制系统的结构图11三、结构图的等效变换（5）G1G2G2G1G1G2G1G2G1G2G1G1G21+串联并联反馈2020/1/312-3控制系统的结构图12引出点移动G1G2G3G4H3H2H1abG1G2G3G4H3H2H1G41请你写出结果,行吗？2020/1/312-3控制系统的结构图13G2H1G1G3综合点移动G1G2G3H1错！G2无用功向同类移动G12020/1/312-3控制系统的结构图14G1G4H3G2G3H1作用分解H1H3G1G4G2G3H3H12020/1/312-3控制系统的结构图15Pk—从R(s)到C(s)的第k条前向通路传递函数四、Mason公式及其应用C(s)R(s)=∑Pk△k△:△称为系统特征式△=其中:—所有单独回路增益之和∑La∑LbLc—所有两两互不接触回路增益乘积之和∑LdLeLf—所有三个互不接触回路增益乘积之和△k称为第k条前向通路的余子式△k求法:去掉第k条前向通路后所求的△-∑La+∑LbLc-∑LdLeLf+…1△k=1-∑LA+∑LBLC-∑LDLELF+…2020/1/312-3控制系统的结构图16R(s)C(s)L1=–G1H1L2=–G3H3L3=–G1G2G3H3H1L4=–G4G3L5=–G1G2G3L1L2=(–G1H1)(–G3H3)=G1G3H1H3L1L4=(–G1H1)(–G4G3)=G1G3G4H1G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H3(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)G3(s)梅逊公式例R-CH1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G4(s)H1(s)H3(s)G1(s)G2(s)G3(s)P2=G4G3P1=G1G2G3△1=1△2=1+G1H1C(s)R(s)=?请你写出答案，行吗？2020/1/312-3控制系统的结构图17G1(s)G3(s)H1(s)G2(s)H3(s)H2(s)R(s)C(s)N(s)E(S)G1(s)G3(s)H1(s)G2(s)H3(s)H2(s)R(s)C(s)N(s)E(S)P1=1△1=1+G2H2P1△1=?E(s)=1+G2H2+G1G2H3-G1H1G2H2-G1H1(–G2H3)R(s)[]N(s)(1+G2H2)(-G3G2H3)++R(s)E(S)G1(s)G3(s)H1(s)G2(s)H3(s)H2(s)C(s)N(s)R(s)E(S)G3(s)G2(s)H3(s)E(S)R(s)G1(s)H1(s)H2(s)C(s)P2=-G3G2H3△2=1P2△2=?梅逊公式求E(s)P1=–G2H3△1=1N(s)G1(s)H1(s)H2(s)C(s)G3(s)G2(s)H3(s)R(s)E(S)2020/1/312-3控制系统的结构图18五、控制系统的传递函数1.开环传递函数2.输入r(t)作用下的闭环传递函数3.干扰n(t)作用下的闭环传递函数4.系统的总输出C(s)及总误差E(s)2020/1/312-3控制系统的结构图19作业2-172-182-212020/1/312-3控制系统的结构图20本章要求:1、了解建立系统微分方程的一般方法；2、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法；3、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质；4、明确传递函数与微分方程之间的关系；5、能熟练地进行结构图等效变换；6、明确结构图与信号流图之间的关系；7、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数；8、掌握从不同途径求传递函数的方法。