Chap2線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

1、線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型線性控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型2.1 2.1 引言引言 2.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié) 2.3 2.3 系統(tǒng)組成部件介紹系統(tǒng)組成部件介紹2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換2.5 2.5 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)第第 二二 章章構(gòu)建實(shí)際的物理系統(tǒng)，以完成某些規(guī)定的任務(wù)。構(gòu)建實(shí)際的物理系統(tǒng)，以完成某些規(guī)定的任務(wù)。如調(diào)速系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)等。如調(diào)速系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)等。 2.1 2.1 引言引言1. 1. 工程最終目的工程最終目的經(jīng)驗(yàn)法：依靠豐富的經(jīng)驗(yàn)，加試湊方法。對(duì)比較簡單系統(tǒng)，可經(jīng)驗(yàn)法：依靠豐富的經(jīng)驗(yàn)，加試湊方法。對(duì)比較簡單系統(tǒng)，可 得到滿意結(jié)果。得到滿

2、意結(jié)果。2. 2. 方法方法解析法：復(fù)雜系統(tǒng)一般采用解析法。解析法的解析法：復(fù)雜系統(tǒng)一般采用解析法。解析法的前題前題是應(yīng)先建立是應(yīng)先建立 數(shù)學(xué)模型，即先建立描述這一系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表數(shù)學(xué)模型，即先建立描述這一系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表 達(dá)式。達(dá)式。 建立數(shù)學(xué)模型一般較困難，需結(jié)合簡化和理想化處理手段建立數(shù)學(xué)模型一般較困難，需結(jié)合簡化和理想化處理手段2.1 2.1 引言引言3. 3. 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型描述系統(tǒng)內(nèi)部物理量之描述系統(tǒng)內(nèi)部物理量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式 微分方程微分方程 差分方程差分方程 波特圖（頻率特性）波特圖（頻率特性） 傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖、信號(hào)流圖傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)圖、信號(hào)流

3、圖 狀態(tài)方程狀態(tài)方程2.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)1. 1. 相似系統(tǒng)相似系統(tǒng)（1 1）位置控制系統(tǒng)）位置控制系統(tǒng)火炮跟蹤雷達(dá)的伺服系統(tǒng)火炮跟蹤雷達(dá)的伺服系統(tǒng)運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器+-)(ti功率放大器功率放大器電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)齒輪比齒輪比)(toOKTK)(mmsTsK11:n)1 ()(mmTOsTsKKnKsG 開環(huán)傳遞函數(shù)開環(huán)傳遞函數(shù)閉環(huán)傳遞函數(shù)閉環(huán)傳遞函數(shù)mTOmmTOKKnKssTKKnKs21)(把主反饋通道斷開，得到的傳遞函數(shù)把主反饋通道斷開，得到的傳遞函數(shù)2.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)1. 1. 相似系統(tǒng)相似系統(tǒng)（2 2）RLC 網(wǎng)絡(luò)微分

4、方程網(wǎng)絡(luò)微分方程1122RCsLCssUsUsio)()()(系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)RsLsC1)(sUi)(sUo結(jié)構(gòu)完全不同，但運(yùn)動(dòng)方程類似，此類具有形結(jié)構(gòu)完全不同，但運(yùn)動(dòng)方程類似，此類具有形式相同傳遞函數(shù)的系統(tǒng)稱為相似系統(tǒng)。式相同傳遞函數(shù)的系統(tǒng)稱為相似系統(tǒng)。 mTOmmTOKKnKssTKKnKs21)(2.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)1. 1. 相似系統(tǒng)相似系統(tǒng)2222)(nnnsss （3 3）二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)方程）二階系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)方程系統(tǒng)自然諧振角頻率，也稱固有頻率系統(tǒng)自然諧振角頻率，也稱固有頻率 n系統(tǒng)相對(duì)阻尼系數(shù)系統(tǒng)相對(duì)阻尼系數(shù) mmTOnTKKn

5、KmTOKKnK21 LCn1LCR2 2.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)2. 2. 典型信號(hào)的拉普拉斯變換典型信號(hào)的拉普拉斯變換sAtAUtr)()(2sAtAtUtr)()(322sAtUAttr)()(1nnsntUt!)( sesAtUtUAtr 1 )()()( 20200sttr)sin()(2.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)3. 3. 典型環(huán)節(jié)典型環(huán)節(jié) 放大環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)）放大環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)）K)(txi)(txo時(shí)域關(guān)系時(shí)域關(guān)系)( )(txKtxio傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) )(KsG 物理系統(tǒng)中的杠桿（無彈性變形）物理系統(tǒng)中的杠桿（無彈性變形）運(yùn)

6、算放大器運(yùn)算放大器測(cè)速發(fā)電機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速的關(guān)系測(cè)速發(fā)電機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速的關(guān)系2.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)時(shí)域關(guān)系時(shí)域關(guān)系)( )()(txtxtxTioo直流電機(jī)的勵(lì)磁回路，交流放大器直流電機(jī)的勵(lì)磁回路，交流放大器 慣性環(huán)節(jié)（非周期慣性環(huán)節(jié)（非周期環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)）)(txi)(txosT11傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)sTsG 11)(T 為慣性時(shí)常數(shù)為慣性時(shí)常數(shù)假設(shè)輸入信號(hào)假設(shè)輸入信號(hào) ，試寫出慣性環(huán)節(jié)輸出，試寫出慣性環(huán)節(jié)輸出 。)()(tUtxi)(txo)( )(/tUeKtxTto12.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)時(shí)域關(guān)系時(shí)域關(guān)系dttxKtxio)( )(電動(dòng)機(jī)以

7、轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速 n ( r/min )為輸入，齒輪減速比為為輸入，齒輪減速比為 i : 1，以角位移以角位移為輸出量；為輸出量； 積分環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié))(txi)(txosK傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)sKsG )(運(yùn)算放大器組成的積分器運(yùn)算放大器組成的積分器dtint 60 2)(2.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)時(shí)域關(guān)系時(shí)域關(guān)系)()()(txtxKtxiio 微分環(huán)節(jié)微分環(huán)節(jié))(txi)(txosK1傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) sKsG 1)( 為微分時(shí)常數(shù)為微分時(shí)常數(shù)RsRCsCRsCRsUsIsGio 111)()()(RsC1)(sUi)(sIoi1i2RsRCCsRsUsIRtUtUC

8、tititiio1121)()(/ )()( )()()(2.2 2.2 相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)相似系統(tǒng)和典型環(huán)節(jié)時(shí)域關(guān)系時(shí)域關(guān)系)()()(2)(2tKxtxtxTtxTiooo 振蕩環(huán)節(jié)振蕩環(huán)節(jié))(txi)(txo2221sTTsK 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù))( 21)(22nTsTTsKsG 10 1 1 122, 1Ts“+ +”為穩(wěn)定的振蕩環(huán)節(jié)為穩(wěn)定的振蕩環(huán)節(jié)圖為振蕩環(huán)節(jié)的三種工作狀態(tài)圖為振蕩環(huán)節(jié)的三種工作狀態(tài)2.3.1 2.3.1 比較元件和敏感元件比較元件和敏感元件1. 1. 比較元件比較元件誤差敏感元件誤差敏感元件作用作用將控制系統(tǒng)的輸出量和輸入量相比較，從中鑒別將控制系統(tǒng)的輸出量和輸入量

9、相比較，從中鑒別出它們之間的差量，即偏差出它們之間的差量，即偏差(t)，并輸出一個(gè)與該，并輸出一個(gè)與該偏差成比例的偏差成比例的電信號(hào)電信號(hào)，可以是交流也可以是直流。，可以是交流也可以是直流。框圖框圖輸入量輸入量放大器放大器輸出量輸出量反饋反饋)(t)(tUsK要求要求靈敏度高，精確度高，死區(qū)要?。ň€性范圍大），慣性靈敏度高，精確度高，死區(qū)要?。ň€性范圍大），慣性小，動(dòng)態(tài)范圍大等。所以一般由小，動(dòng)態(tài)范圍大等。所以一般由敏感元件（傳感器）和敏感元件（傳感器）和電子線路組成電子線路組成。2.3.1 2.3.1 比較元件和敏感元件比較元件和敏感元件2. 2. 傳感器傳感器（1 1）角度傳感器）角度傳感

10、器常見的有常見的有電位器，自整角機(jī)，旋轉(zhuǎn)變壓器電位器，自整角機(jī)，旋轉(zhuǎn)變壓器等等 電位器組，一般用于閉環(huán)控制電位器組，一般用于閉環(huán)控制( (Page 2) )靈敏度靈敏度maxEKs 單個(gè)電位器，一般用于開環(huán)控制單個(gè)電位器，一般用于開環(huán)控制)()(tKtes11)()(tKtes22)()()(ttKtUs21)()()()(21sssEsG sKssEsG )()()(為工作的最大轉(zhuǎn)角為工作的最大轉(zhuǎn)角max2.3.1 2.3.1 比較元件和敏感元件比較元件和敏感元件2. 2. 傳感器傳感器（2 2）速度傳感器）速度傳感器)()(tKtKeTTT 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)fETe輸出電壓和轉(zhuǎn)

11、速的關(guān)系為線性輸出電壓和轉(zhuǎn)速的關(guān)系為線性溫度變化對(duì)輸出特性的影響要小溫度變化對(duì)輸出特性的影響要小輸出特性的斜率要大輸出特性的斜率要大輸出電壓的紋波要小輸出電壓的紋波要?。? 3）溫度、照度、濕度和壓力敏感元件）溫度、照度、濕度和壓力敏感元件2.3.2 2.3.2 執(zhí)行元件執(zhí)行元件將前級(jí)送來的控制信號(hào)（通常是電信號(hào)）轉(zhuǎn)換為機(jī)械將前級(jí)送來的控制信號(hào)（通常是電信號(hào)）轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)矩，用以拖動(dòng)負(fù)載跟隨系統(tǒng)的輸入軸一同運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)矩，用以拖動(dòng)負(fù)載跟隨系統(tǒng)的輸入軸一同運(yùn)動(dòng)。激磁控制（磁場(chǎng)控制）激磁控制（磁場(chǎng)控制）電樞控制（轉(zhuǎn)子控制）電樞控制（轉(zhuǎn)子控制）調(diào)速范圍寬，慣性小，響應(yīng)速度快。調(diào)速范圍寬，慣性小，響應(yīng)速度

12、快。 他勵(lì)式直流伺服電動(dòng)機(jī)他勵(lì)式直流伺服電動(dòng)機(jī)二相異步交流伺服電動(dòng)機(jī)二相異步交流伺服電動(dòng)機(jī)力矩電動(dòng)機(jī)力矩電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)他勵(lì)式直流他勵(lì)式直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)控制方式控制方式小功率隨動(dòng)系小功率隨動(dòng)系統(tǒng)中一般采用統(tǒng)中一般采用電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件行元件 2.3.2 2.3.2 執(zhí)行元件執(zhí)行元件電樞控制下傳遞函數(shù)電樞控制下傳遞函數(shù) Page 14他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī)他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī)（1 1）轉(zhuǎn)速輸出控制）轉(zhuǎn)速輸出控制aiaUaRaLaEmmJfuaRaLaEmJ電樞電阻和炭刷接觸電阻電樞電阻和炭刷接觸電阻電樞電感電樞電感電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電樞的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2.3

13、.2 2.3.2 執(zhí)行元件執(zhí)行元件他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī)他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī)（1 1）轉(zhuǎn)速輸出控制）轉(zhuǎn)速輸出控制aaaaaaEiLRiU 由原理圖可得由原理圖可得Ea 與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比meaCE 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 MmammiCM mmmJM 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 Mm與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JmmmmmmaCJCMi 由由得得amemmmammmaUCCJRCJL 得微分方程：得微分方程：aiaUaRaLaEmmJfu2.3.2 2.3.2 執(zhí)行元件執(zhí)行元件他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī)他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī)Tm 電動(dòng)機(jī)機(jī)械時(shí)常數(shù)，電動(dòng)機(jī)機(jī)械時(shí)常數(shù)，F(xiàn)摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)FJCCJRTmemmam a

14、memmmammmaUCCJRCJL ammmmmemUKTTT 整理得：整理得：aaeRLT Te 電動(dòng)機(jī)電磁時(shí)常數(shù)電動(dòng)機(jī)電磁時(shí)常數(shù)emCK1 Km 電動(dòng)機(jī)傳遞系數(shù)電動(dòng)機(jī)傳遞系數(shù)2.3.2 2.3.2 執(zhí)行元件執(zhí)行元件他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī)他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī) LA很小，簡化得很小，簡化得ammmmmemUKTTT ammmmUKT mmsTKsG 1)(假設(shè)輸入信號(hào)假設(shè)輸入信號(hào))()(tUtUa mmmamTsKsKsGsUs/1)()()( )( 1)(/tUeKtmTtmm 2.3.2 2.3.2 執(zhí)行元件執(zhí)行元件電樞控制下的傳遞函數(shù)電樞控制下的傳遞函數(shù)他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī)他勵(lì)式伺服電動(dòng)機(jī)（1 1）

15、轉(zhuǎn)速輸出控制）轉(zhuǎn)速輸出控制mmsTKsG 1)(ammmmUKT （2 2）轉(zhuǎn)角輸出控制）轉(zhuǎn)角輸出控制 mmsTsKsG 1)(ammmmUKT 2.3.3 2.3.3 放大元件放大元件小功率放大小功率放大晶體管放大器，這類放大晶體管放大器，這類放大器一般采用集成電路構(gòu)成器一般采用集成電路構(gòu)成中、大功率放大中、大功率放大可控硅，磁放大器（交、直流控制系統(tǒng)）可控硅，磁放大器（交、直流控制系統(tǒng)）放大電機(jī)（直流控制系統(tǒng)）放大電機(jī)（直流控制系統(tǒng)）傳遞函數(shù)都可以看成是一個(gè)比例環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)都可以看成是一個(gè)比例環(huán)節(jié) 2.3.4 2.3.4 變換元件變換元件將前級(jí)信號(hào)變換成后級(jí)部分所需的信號(hào)，如前級(jí)將前級(jí)信號(hào)

16、變換成后級(jí)部分所需的信號(hào)，如前級(jí)比較元件得出的偏差信號(hào)為交流，但后級(jí)執(zhí)行元比較元件得出的偏差信號(hào)為交流，但后級(jí)執(zhí)行元件卻需要直流控制的情況。件卻需要直流控制的情況。1 1）線性工作范圍寬）線性工作范圍寬2 2）剩余電壓?。┦Ｓ嚯妷盒? 3）交流變換直流，輸出電壓波紋小，零點(diǎn)要穩(wěn)定；直）交流變換直流，輸出電壓波紋小，零點(diǎn)要穩(wěn)定；直 流轉(zhuǎn)換交流，輸出交流的諧波分量小，相位穩(wěn)定。流轉(zhuǎn)換交流，輸出交流的諧波分量小，相位穩(wěn)定。4 4）時(shí)常數(shù)越小越好。）時(shí)常數(shù)越小越好。交流變換直流交流變換直流相敏檢波器（解調(diào)器）相敏檢波器（解調(diào)器）直流變換交流直流變換交流極性調(diào)制器（斬波器）極性調(diào)制器（斬波器）傳遞函數(shù)都

17、可傳遞函數(shù)都可以看成是一個(gè)以看成是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)慣性環(huán)節(jié) 2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換1. 1. 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖組成動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖組成(1) (1) 信號(hào)線：信號(hào)線：有箭頭的直線，箭頭表示信號(hào)傳遞方向。有箭頭的直線，箭頭表示信號(hào)傳遞方向。(2) (2) 引出點(diǎn)：引出點(diǎn)：信號(hào)引出或測(cè)量的位置。信號(hào)引出或測(cè)量的位置。從同一信號(hào)線上引出的信從同一信號(hào)線上引出的信號(hào)，數(shù)值和性質(zhì)完全號(hào)，數(shù)值和性質(zhì)完全相同。相同。2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換1. 1. 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖組成動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖組成(3) (3) 綜合點(diǎn)：綜合點(diǎn)：對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào)進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算，對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)

18、以上的信號(hào)進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算， “”表示相加，常省略，表示相加，常省略，“”表示相減。表示相減。(4) (4) 方框：方框：表示典型環(huán)節(jié)或其組合，框內(nèi)為對(duì)應(yīng)的傳遞函表示典型環(huán)節(jié)或其組合，框內(nèi)為對(duì)應(yīng)的傳遞函 數(shù)數(shù) ，兩側(cè)為輸入、輸出信號(hào)線。，兩側(cè)為輸入、輸出信號(hào)線。+)(sE)(sE2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換2. 2. 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖建立建立建立如圖所示雙建立如圖所示雙T T網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(1) (1) 建立各元件微分方程建立各元件微分方程2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換2. 2. 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖建立建立(1) (1)

19、 建立各元件微分方程建立各元件微分方程(2) (2) 微分方程微分方程進(jìn)行拉氏變換，進(jìn)行拉氏變換，并改寫并改寫成以下相乘形式成以下相乘形式2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換2. 2. 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖建立建立(3)(3) 按照按照變量的傳遞順序，依次將變量的傳遞順序，依次將各元件各元件的結(jié)構(gòu)圖連接起來的結(jié)構(gòu)圖連接起來2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換3. 3. 典型連接及等效變換典型連接及等效變換(1) (1) 級(jí)級(jí)聯(lián)及等效聯(lián)及等效2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換3. 3. 典型連接及等效變換典型連接及等效變換(2) (2

20、) 并聯(lián)及等效并聯(lián)及等效+2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換3. 3. 典型連接及等效變換典型連接及等效變換(3) (3) 反饋及等效反饋及等效+-2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換4. 4. 等效移動(dòng)規(guī)則等效移動(dòng)規(guī)則(1) (1) 引出點(diǎn)前移及后移引出點(diǎn)前移及后移2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換4. 4. 等效移動(dòng)規(guī)則等效移動(dòng)規(guī)則(2) (2) 綜合點(diǎn)前移及后移綜合點(diǎn)前移及后移2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換4. 4. 等效移動(dòng)規(guī)則等效移動(dòng)規(guī)則(3) (3) 相鄰綜合點(diǎn)移動(dòng)相鄰綜合點(diǎn)移動(dòng)相鄰綜合點(diǎn)之間

21、可以隨意調(diào)換位置相鄰綜合點(diǎn)之間可以隨意調(diào)換位置 注意：相鄰引出點(diǎn)和綜合注意：相鄰引出點(diǎn)和綜合點(diǎn)之間不能互換點(diǎn)之間不能互換! !！2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換4. 4. 等效移動(dòng)規(guī)則等效移動(dòng)規(guī)則例：試簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。例：試簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換4. 4. 等效移動(dòng)規(guī)則等效移動(dòng)規(guī)則例：試簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。例：試簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。2.4 2.4 動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖及等效變換4. 4. 等效移動(dòng)規(guī)則等效移動(dòng)規(guī)則例：試簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求系統(tǒng)傳遞函

22、數(shù)。例：試簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。1212121( )1Gs GsC sR sGsGsGs Gs Hs( )( )( )( )( )( )( )( )2.5 2.5 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)1. 1. 傳遞函數(shù)的求取方法傳遞函數(shù)的求取方法原理圖原理圖微分方程微分方程結(jié)構(gòu)圖（方框圖）結(jié)構(gòu)圖（方框圖）信號(hào)流圖信號(hào)流圖頻率特性曲線頻率特性曲線波特圖波特圖時(shí)域響應(yīng)曲線（響應(yīng)解析式）時(shí)域響應(yīng)曲線（響應(yīng)解析式）2.5 2.5 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2. 2. 閉環(huán)傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)（1） 輸入作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，擾動(dòng)為輸入作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，擾動(dòng)為0)()()(sRsCs )()()(1)()(21

23、21sHsGsGsGsG +-)(sE)(1sG)(2sG)(sR)(sC)(sH)(sN+)(sB2.5 2.5 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2. 2. 閉環(huán)傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)（2） 擾動(dòng)作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，輸入為擾動(dòng)作用下系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，輸入為0)()()(sNsCsN )()()(1)(212sHsGsGsG +-)(sE)(1sG)(2sG)(sR)(sC)(sH)(sN+)(sB2.5 2.5 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)采用疊加原理，系統(tǒng)的總輸出為采用疊加原理，系統(tǒng)的總輸出為)()()(sNsCsN )()()(1)(212sHsGsGsG )()()(sRsCs )()()(1)()(2121s

24、HsGsGsGsG )(sC)()()(1)()()(2121sHsGsGsRsGsG )()()(1)()(212sHsGsGsNsG )()(sCsCNR 2.5 2.5 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) )(sC)()()(1)()()(2121sHsGsGsRsGsG )()()(1)()(212sHsGsGsNsG 1)()()(21 sHsGsG若 )( sC)()(sHsR 1)()(1 sHsG若)()()(sHsRsCR 0)()()()(1 sHsGsNsCN單位反饋時(shí)，輸出由輸入決定，具備單位反饋時(shí)，輸出由輸入決定，具備抗擾動(dòng)能力，滿足輸出能復(fù)現(xiàn)輸入?？箶_動(dòng)能力，滿足輸出能復(fù)現(xiàn)輸入。2.5 2.5 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2. 2. 閉環(huán)傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)（3） 閉環(huán)系統(tǒng)誤差傳遞函數(shù)閉環(huán)系統(tǒng)誤差傳遞函數(shù))()()(sRsEse )()()(1121sHsGsG +-)(sE)(1sG)(2sG)(sR)(sC)(sH)(sN