石群自動(dòng)控制原理視頻教程(前6章)

1、輕松創(chuàng)造未來！輕松創(chuàng)造未來！ 石群石群系列視頻教系列視頻教程程 之之 自動(dòng)控制原自動(dòng)控制原理理(含現(xiàn)代控制理含現(xiàn)代控制理論論) 視頻教程網(wǎng)址視頻教程網(wǎng)址：http:/ 石群個(gè)人主頁石群個(gè)人主頁：http:/ QQ聯(lián)系方式：聯(lián)系方式： 石群自石群自控控1：1318622751 石群自石群自控控2：1669076449 石群自石群自控控3：2369972939 石群自石群自控控4：2578365035 說明：目前自說明：目前自控控1好友已滿、自好友已滿、自控控2好友已經(jīng)很多。如果學(xué)員好友已經(jīng)很多。如果學(xué)員 過多，會(huì)增加新過多，會(huì)增加新的的QQ客服并多渠道告知，敬請(qǐng)關(guān)注?？头⒍嗲栏嬷凑?qǐng)關(guān)注。

2、 石群自動(dòng)控制原理石群自動(dòng)控制原理(含現(xiàn)代控制理論含現(xiàn)代控制理論)視頻教程視頻教程 內(nèi)容清單、購買操作步驟、附加說明內(nèi)容清單、購買操作步驟、附加說明 各位學(xué)員：各位學(xué)員： 您好！歡迎您購買最詳盡的、最實(shí)用的、按照考您好！歡迎您購買最詳盡的、最實(shí)用的、按照考 研標(biāo)準(zhǔn)講授研標(biāo)準(zhǔn)講授的的“自動(dòng)控制原自動(dòng)控制原理理(含現(xiàn)代控制理含現(xiàn)代控制理論論)視頻視頻 教教程程”。 此系列視頻教程全部由清華大學(xué)博士石群老師親此系列視頻教程全部由清華大學(xué)博士石群老師親 自講授，已經(jīng)多年在多家考研輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)得到廣大同自講授，已經(jīng)多年在多家考研輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)得到廣大同 學(xué)的一致好評(píng)。學(xué)的一致好評(píng)。 石石 群群 (stones)

3、http:/ http:/ 清 華 大 學(xué)清 華 大 學(xué) 工學(xué)博士工學(xué)博士 控制科學(xué)與工程控制科學(xué)與工程 口 東北大學(xué)東北大學(xué) 工學(xué)碩士工學(xué)碩士 控制理論與控制工程控制理論與控制工程 主講課主講課程程(本科本科類類) 自動(dòng)控制自動(dòng)控制 原理原理 現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論 電路分電路分 析基礎(chǔ)析基礎(chǔ) 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 數(shù)字電數(shù)字電 子技術(shù)子技術(shù) 單片機(jī)單片機(jī)、PLC、DSP 教程內(nèi)容教程內(nèi)容 (適用適用“胡壽松自動(dòng)控制原理第胡壽松自動(dòng)控制原理第 五版五版”教材教材) 一、免費(fèi)部分一、免費(fèi)部分 (1)0石群自動(dòng)控制原理石群自動(dòng)控制原理 (2)石群自動(dòng)控制原理第石群自動(dòng)控制原理第 1講至第講

4、至第10講（免費(fèi)）講（免費(fèi)） (3)石群自動(dòng)控制原理第石群自動(dòng)控制原理第 11講至講至第第20講（免費(fèi)）講（免費(fèi)） (4)石群自動(dòng)控制原理石群自動(dòng)控制原理 第第21講至講至第第30講（免費(fèi)）講（免費(fèi)） (5)石群自動(dòng)控制原石群自動(dòng)控制原 理第理第31講至講至第第40講（免費(fèi)）講（免費(fèi)） 二、收費(fèi)部分二、收費(fèi)部分 (1)石群自動(dòng)控制原理石群自動(dòng)控制原理第第7章（章（第第41講至講至第第50講）講）100元元 (2)石群自動(dòng)控制原理石群自動(dòng)控制原理第第8章（章（第第51講至講至第第62講）講）120元元 (3)石群自動(dòng)控制原理石群自動(dòng)控制原理第第9章（章（第第63講至講至第第80講）講）153元元

5、 (4)石群自動(dòng)控制原理考點(diǎn)等級(jí)石群自動(dòng)控制原理考點(diǎn)等級(jí) 15元元 J 注：注：“教程內(nèi)容教程內(nèi)容”會(huì)持續(xù)更新，例如考研真題、會(huì)持續(xù)更新，例如考研真題、 其它課程等，歡迎關(guān)注！其它課程等，歡迎關(guān)注！ 購買步驟：購買步驟： (1)在在http:/ 賬戶。賬戶。 (2) 點(diǎn)點(diǎn)擊擊 “ 知識(shí)知識(shí)庫庫 ” 即可看到全部即可看到全部課課 程，選擇欲購買程，選擇欲購買的的 課程，點(diǎn)課程，點(diǎn)擊擊“立即購立即購買買”。 (3)用網(wǎng)銀、支付寶等付款后，用網(wǎng)銀、支付寶等付款后，在在“我的賬我的賬戶戶”中可立即觀中可立即觀 看視頻教程?？匆曨l教程。 第一第一章章自動(dòng)控制的一般概念自動(dòng)控制的一般概念 1-1 自動(dòng)控制

6、的自動(dòng)控制的基本原理基本原理與方式與方式 1-2 自動(dòng)控制系統(tǒng)示例自動(dòng)控制系統(tǒng)示例 1-3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類分類 1-4 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求 1-5 自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)分析與設(shè)計(jì)工具工具 1-1 自動(dòng)控制的自動(dòng)控制的基本原理基本原理與方式與方式 無人直接參與無人直接參與 機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的工作狀態(tài)或參數(shù)機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的工作狀態(tài)或參數(shù) 自動(dòng)實(shí)現(xiàn)某種規(guī)律運(yùn)行自動(dòng)實(shí)現(xiàn)某種規(guī)律運(yùn)行 經(jīng)典控制：單輸入、單輸出經(jīng)典控制：單輸入、單輸出 現(xiàn)代控制：多輸入、多輸出現(xiàn)代控制：多輸入、多輸出 反饋（控制思想的精髓，知己知彼）反饋（控制思想

7、的精髓，知己知彼） J 數(shù)控車床按照規(guī)定程數(shù)控車床按照規(guī)定程序序自動(dòng)地切削自動(dòng)地切削工工 件；件； J 化學(xué)反應(yīng)爐自動(dòng)化學(xué)反應(yīng)爐自動(dòng)地地維持溫度或壓力的維持溫度或壓力的 恒定恒定； J 導(dǎo)彈發(fā)射和導(dǎo)彈發(fā)射和制導(dǎo)系統(tǒng)制導(dǎo)系統(tǒng)自動(dòng)地把導(dǎo)彈引自動(dòng)地把導(dǎo)彈引 向敵方目標(biāo)；向敵方目標(biāo)； J 人造地球衛(wèi)星準(zhǔn)確人造地球衛(wèi)星準(zhǔn)確地地進(jìn)入預(yù)定軌道并進(jìn)入預(yù)定軌道并 回收回收 自動(dòng)控制原理發(fā)展概況 ： 石 件 _ , , _ - 階段形成時(shí)期理論基礎(chǔ)分析方法研究對(duì)象數(shù)學(xué)工具 30-50年代 經(jīng)典 控制 論 時(shí)域、 復(fù)域 (1948）、 頻 域（1932) SISO (Si噸le i即U Single-output)

8、 微分方程、 拉氏變換、 復(fù)變函數(shù)等 II 60-70年代現(xiàn)代 控制論 狀態(tài)空間 時(shí)域 :tv1 IMO (Multiple-input tvlultiple-output) 矩陣?yán)碚?（線性代數(shù)） III 70年代至今 大系統(tǒng)理論 智能控制 時(shí) 域 復(fù)域 頻域法， 模 糊 集法 多因素 多層次 復(fù)雜對(duì)象 反饋控制反饋控制又稱為又稱為閉環(huán)控制閉環(huán)控制 測量元件 給定元件 比較元件 放大元件 執(zhí)行元件 校正元件 基本控制方式 口反饋控制系統(tǒng)（閉環(huán)控制系統(tǒng)） 口開環(huán)控制系統(tǒng) （按給定控制、按擾動(dòng)控制） 口復(fù)合控制系統(tǒng) 電動(dòng)機(jī)一一 電機(jī)，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的常用部件 。 負(fù)載ML 電壓UI占I轉(zhuǎn)速n

9、G . ！ 電動(dòng)機(jī)D I 定件的講，當(dāng)if-t 載ML一定時(shí)， 電壓U增大 當(dāng)電壓U一定時(shí)，多l(xiāng)載ML增大 轉(zhuǎn)迷n提高； 轉(zhuǎn)速n減小。 想一想： 當(dāng)負(fù)載變化時(shí) ，要想保持轉(zhuǎn)速恒 定，應(yīng)該怎么辦？ 下面看一龍 f J 刨 臼動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。 該系統(tǒng)的控制 I 的是：當(dāng)負(fù)載變化時(shí) ，維扣轉(zhuǎn)速n不變 。 石 群課件一 自動(dòng)控制局 、 理 控制方案1:P2l l-l E tl.1 c 1 1 i!t！z 呵投哇 。眈i J Ur U l 弓 其中 ： l JI控制量 （ 輸入量之一 一一被控量 （ 輸出量 ） ML一一 擾動(dòng)量 輸入量之二 工作原理：被控對(duì)象一一 電動(dòng)機(jī) 斗 ， 一 歪歪 嘰 。 石 系

10、統(tǒng) 方 框 圖 ： 擾i!J 繭 輸入 1 1 l 被控對(duì)象 旦 坐革 控制器 開環(huán)控制系統(tǒng) 一一輸 ：I鹽受控手輸入量 ，而對(duì)控制量不能反施影響的一關(guān)系統(tǒng)。 結(jié) 構(gòu) 特 征 ： 信息單向傳遞 ，沒有形成閉合國臍 系 統(tǒng)特 點(diǎn) ： 控制系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)簡單，成本低廉； 控制精度差，抗干擾能力差； 使 用 場 合 ： 多） 目 甘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)穩(wěn)定汗1 1擾動(dòng)信號(hào)較汩 的場合 。 女1 1 ：I4J告貨機(jī) 、自動(dòng)報(bào)警器、自7:;J J 化流水線、小 ： 動(dòng)洗衣機(jī)等。 一 控制方案2:P2閣1-3 -t-+- Jl 因 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 （ SD i, 1 ；， 、 .:i 久U h

11、 函 r ae K, 石 系 統(tǒng) 方 框 圖 ： 6 lJ 衛(wèi) 叫 可 脫 口L在E 。 測速機(jī) 閉環(huán)控制系統(tǒng) （ 反饋控制系統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 特 征 ：信息循環(huán)往復(fù)傳遞 ，按偏差進(jìn)行控制； 系 統(tǒng) 特 點(diǎn) ：按偏差控制， （ 因此必須有輸 出量 的測量裝置 ） ； 抗干擾性好 ，控制精度高 ； 系統(tǒng)較復(fù)雜，有穩(wěn)定性 問題。 使用場合 ：多用于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)不穩(wěn)定和擾動(dòng)信號(hào)較強(qiáng)的場合 。 石 常用術(shù)語 控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)（Control system） 參考輸入、參考輸入、給定輸入給定輸入、希望輸入（、希望輸入（Desired Input） 偏差信號(hào)偏差信號(hào)（Error signal） 控制器（控制器

12、（Controller） 控制量控制量，也稱操作量，也稱操作量 （Control signal） 控制對(duì)象（控制對(duì)象（Control plant） 擾動(dòng)擾動(dòng)（Interaction） 系統(tǒng)輸出，也稱被控量系統(tǒng)輸出，也稱被控量（System output） 口復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng) 偏差偏差 擾動(dòng)擾動(dòng) 1-2 自動(dòng)控制系統(tǒng)示例自動(dòng)控制系統(tǒng)示例 函數(shù)記錄儀原理圖函數(shù)記錄儀原理圖 函數(shù)記錄儀方框圖函數(shù)記錄儀方框圖 飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)原理圖飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)原理圖 給定電位器給定電位器 反饋電位器反饋電位器 給給 定定 裝裝 置置 放放 大大 器器 舵舵機(jī)機(jī) 飛飛機(jī)機(jī) 反饋電反饋電 位器位器 垂直垂

13、直 陀螺儀陀螺儀 0 c 擾動(dòng)擾動(dòng)飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)方框圖飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)方框圖 電阻爐溫度微機(jī)控制系統(tǒng)電阻爐溫度微機(jī)控制系統(tǒng) 鍋爐液位控制系統(tǒng)原理圖鍋爐液位控制系統(tǒng)原理圖 鍋爐液位控制系統(tǒng)方框圖鍋爐液位控制系統(tǒng)方框圖 1-3 自動(dòng)控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類分類 線性定常連續(xù)系統(tǒng)包括：線性定常連續(xù)系統(tǒng)包括： 恒值控制恒值控制系統(tǒng)系統(tǒng) 隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)，包括伺服系統(tǒng)，包括伺服系統(tǒng) 程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng) （2）線性定常離散控制系統(tǒng)）線性定常離散控制系統(tǒng)（mn） a0 c(k n) a1c(k n 1) an 1c(k 1) an c(k ) b0 r(k m) b1 r(k m 1) bm

14、 1 r(k 1) bm r(k ) r：輸入采樣序列。：輸入采樣序列。c：輸出采樣序列：輸出采樣序列 總總結(jié)結(jié)：（1）、）、（2）線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)具有具有齊次性、疊加性齊次性、疊加性。 （3）非線性控制系統(tǒng)（系數(shù)與變量有關(guān)）非線性控制系統(tǒng)（系數(shù)與變量有關(guān)） 2 d y(t) y(t) dy(t) y2 (t) r(t) dt 2 dt 按控制方式 ： 開環(huán)控制 、閉環(huán)控制 、復(fù)合控制 按元件類型： 機(jī)械 、電氣、 機(jī) 電、液壓、氣動(dòng)、生物 按系統(tǒng)功用： 速度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng) 、溫度控制系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng) 按參掘量的變化規(guī)律 ： 恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。 （線性系統(tǒng) 一

15、一 系統(tǒng)巾所有元件的特性都 是線性的 。 按系統(tǒng)性能： （ 非線性系統(tǒng) （ 定常 （ 時(shí)不變 ） 系統(tǒng) 一系統(tǒng)陽 和參數(shù)不隨時(shí) 陽 時(shí)變系統(tǒng) （ 連續(xù)系統(tǒng)一系統(tǒng)分信號(hào)隨著時(shí)叫變化 。 離散系統(tǒng) （ 確定陽一本課程只涉及確定陽 不確 定性系統(tǒng) 。 石 群課 件.z-. 1-4 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求 J 穩(wěn) 定 性穩(wěn) 定 性 由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定。由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定。 J 快 速 性快 速 性 動(dòng)態(tài)（暫態(tài)）特性。動(dòng)態(tài)（暫態(tài)）特性。 J 準(zhǔn) 確 性準(zhǔn) 確 性 靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）特性。靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）特性。 典型外作用（信號(hào)） （1）階躍信號(hào)）階躍信號(hào) （2）斜坡信號(hào)）斜坡信號(hào) （3）脈沖信號(hào)

16、）脈沖信號(hào) （4）正弦信號(hào)）正弦信號(hào) 回顧： （1）階躍響應(yīng)）階躍響應(yīng) （2）沖激響應(yīng)）沖激響應(yīng) （3）正弦響應(yīng)）正弦響應(yīng) （4）八一拆分）八一拆分 1-5 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)工具自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)工具 J Matlab 草稿紙式編程語言草稿紙式編程語言 良好的人機(jī)界面良好的人機(jī)界面 結(jié)論可做一定等級(jí)的理論論據(jù)結(jié)論可做一定等級(jí)的理論論據(jù) Simulink工具箱工具箱 第一章第一章 作業(yè)作業(yè) 1.思考題（1-1） 討論液位自動(dòng)控制系統(tǒng) 原理圖，方 框圖 2.判斷系統(tǒng)類型（1-10） SM Q2 if 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)液位自動(dòng)控制系統(tǒng) 電位器電位器 減速器減速器 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 浮子浮子

17、 用水開關(guān)用水開關(guān) Q1 c 1.思考題思考題 原理圖原理圖、方框圖方框圖（1-1） 控制器控制器 浮子浮子杠桿杠桿電位器電位器 伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī) 與減速器與減速器 閥門閥門水箱水箱 給定給定 液位液位 實(shí)際實(shí)際 液位液位 Q1 Q2 2.判斷判斷系統(tǒng)類型系統(tǒng)類型（1-10）r入、入、c出出 dt 2 2 c(t) 5 r 2 (t) t d r(t) 非線性非線性 時(shí)變時(shí)變 系統(tǒng)系統(tǒng) d c(t) 3 d c(t) 6 dc(t) 8c(t) r(t) dt 2 2 dt 3 3 dt 線性線性 定常定常 系統(tǒng)系統(tǒng) t dc(t) c(t) r(t) 3 dr(t) dtdt c(t)

18、r(t) cost 5 線性線性 時(shí)變時(shí)變 系統(tǒng)系統(tǒng) 非線性非線性 時(shí)變時(shí)變 系統(tǒng)系統(tǒng) 5 r( )dc(t) 3r(t) 6 t dt dr(t) c(t) r 2 (t) r(t) c(t) 0t 6 t 6 線性線性 定常定常 系統(tǒng)系統(tǒng) 非線性非線性 定常定常 系統(tǒng)系統(tǒng) 線性線性 延遲延遲 系統(tǒng)系統(tǒng) 第二章第二章 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 2-1 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的時(shí)域時(shí)域數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 2-2 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的復(fù)域復(fù)域數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 2-3 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖與與信號(hào)流圖信號(hào)流圖 2-4 控制系統(tǒng)建模實(shí)例控制系統(tǒng)建模實(shí)例 2-1 時(shí)域時(shí)域數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)

19、模型 1.電容電容 2.電感電感 3.彈簧彈性力彈簧彈性力 F kx k vdt dt i (t) C duc (t) c 預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí) C u (t) 1 i (t)dt cc dt u (t) L diL (t) L iL (t) L uL (t)dt 1 v k dt 1 dF 旋轉(zhuǎn)阻尼器旋轉(zhuǎn)阻尼器 4.阻尼器（不儲(chǔ)存能量，阻尼器（不儲(chǔ)存能量，吸收能吸收能熱能熱能） 平動(dòng)阻尼器平動(dòng)阻尼器 K：阻尼系數(shù)：阻尼系數(shù) dt F kv k dyF：阻尼力：阻尼力 y：位移：位移 dt T k k d K：阻尼系數(shù)：阻尼系數(shù) ：旋轉(zhuǎn)角速度：旋轉(zhuǎn)角速度 ：旋轉(zhuǎn)角度：旋轉(zhuǎn)角度 T：阻尼力矩：阻尼力

20、矩 5.牛頓定律牛頓定律 F ma dt dx v dtdt 2 dvd 2 x a 6.電機(jī)電機(jī) Raia (t) Ea dia (t) ua (t) La dt 電磁轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩矩 Mm(t) 電樞回路電樞回路電壓平衡電壓平衡方程方程 電樞電電樞電壓壓 ua (t) 電樞電流電樞電流 ia (t) 反電反電勢(shì)勢(shì) Ea (t) Ce m (t)， ，與與 ua (t) 反向。反向。 電機(jī)轉(zhuǎn)矩系電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)數(shù) Cm 電磁轉(zhuǎn)矩方程電磁轉(zhuǎn)矩方程 M m (t) Cmia (t) 電動(dòng)機(jī)和負(fù)載電動(dòng)機(jī)和負(fù)載折合到電動(dòng)機(jī)軸折合到電動(dòng)機(jī)軸上的兩個(gè)變量：上的兩個(gè)變量： J 粘 性 摩 擦粘 性 摩 擦 系 數(shù)

21、系 數(shù) J 轉(zhuǎn) 動(dòng)轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量慣 量 J m 電動(dòng)機(jī)軸電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩平衡方程：上的轉(zhuǎn)矩平衡方程： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 m (t) 折合到電動(dòng)機(jī)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩折合到電動(dòng)機(jī)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)矩 fm (t) M (t)J d m (t) f (t) M dt cmmmm M c (t) 7.機(jī)械齒輪機(jī)械齒輪 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 1 2 齒數(shù)齒數(shù) Z1半徑半徑 粘性摩擦系數(shù)粘性摩擦系數(shù) 原動(dòng)轉(zhuǎn)矩原動(dòng)轉(zhuǎn)矩 M m 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 Z2r1r2 J1J 2 M1M 2 f1f2 M c 齒輪傳動(dòng)：齒輪傳動(dòng)： 線速度相同線速度相同；傳送功率相同；傳送功率相同；齒數(shù)與齒數(shù)與 半徑成正比半徑成正

22、比。 齒輪運(yùn)動(dòng)方程：齒輪運(yùn)動(dòng)方程： M1 1 M22 1r1 2r2 r2Z 2 r 1 Z1 J J1 f M M f1 1 M1 M m 222 dt d 2 2 d 1 dt c 8.測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 輸入輸入：輸出輸出：u比例系數(shù)比例系數(shù)：K 傳遞特性：傳遞特性： 9.運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 虛短虛短 虛斷虛斷 實(shí)際運(yùn)放實(shí)際運(yùn)放 理想運(yùn)放理想運(yùn)放 u K 反相接法反相接法 同相接法同相接法 加法接法加法接法 減法接法減法接法 線性系統(tǒng)線性系統(tǒng) 重要性質(zhì)：重要性質(zhì)：疊加原理疊加原理。 J 齊 次 性齊 次 性 ， 也 稱 為， 也 稱 為 均均 勻 性勻 性 J 疊 加 性疊 加 性

23、數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型：線性線性定常定常微分方程微分方程。 例如：例如： anc(t) d c(t ) dc(t ) d c(t ) an 1 dt n 1 nn 1 a1 0 dtdt n a bmr(t) dr (t ) dt d r (t ) dt m 1 b d r (t ) bm 1 m 1 b 1 0 dt m m 口微分方程求解微分方程求解 （特征方程法特征方程法） y yh y p 一階：一階： dy a y 0 dt 二階：二階： d 2 y d y s n dt n n 0 s a 0 0 y Ke st h a1 a0 y 0 dtdt 2 dy s a1s a0 0 2 a

24、1 4a0 2 2 a a 4a 110 2 1,2 s j a j 4a a 101 s 2 2 1,2 二階齊次通解二階齊次通解 0 0 0 s2 ts1t yh K1e K2e stst yh K1e K2te (K1 cos t K2 sin t)yh e t 非線性模型的非線性模型的線性化線性化 非線性元件非線性元件 切線法切線法、小偏差法小偏差法 線性元件線性元件 泰勒級(jí)數(shù)泰勒級(jí)數(shù)展開展開 (x x )y f (x) f (x ) ( df (x) ) 00 x0 dx (x x )2 1 ( d f (x) ) 0 2!dx2 2 x0 當(dāng)當(dāng) (x x0 ) 很小時(shí)：很小時(shí)： (

25、x x )y y f (x) f (x ) ( df (x) ) 000 x0 dx y K x 二階泰勒級(jí)數(shù)展開二階泰勒級(jí)數(shù)展開 二階小偏差線性化二階小偏差線性化 y f (x1, x2 ) )x(x2 x20 )(x1 x10 ) ( f (x10 , x20 ) ()x , x 2 , x 1 10201020 x f x f )(x2 x20 )(x x(x x)2 2( f ) 1 ( f ) 2! x2 101 x10 , x20 12 2 110 x10 , x20 1 2 x x (x x)2 220 x2 ( f )x 10 , x20 2 2 略去略去2階及更高階階及更高階

26、 y K1 x1 K2 x2線性化增量關(guān)系線性化增量關(guān)系 運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的模態(tài)模態(tài) n階微分方程，階微分方程，n個(gè)特征方程根：個(gè)特征方程根： 無重根無重根 模態(tài)模態(tài)（振型）（振型） e 1t , e2t , , ent 齊次通解齊次通解 多重根多重根 模態(tài)模態(tài)（振型（振型）te t , t 2et 1, 2 , , n y(t) c e 1t c e 2t c e n t o12n 運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的模態(tài)模態(tài) n階微分方程，階微分方程，n個(gè)特征方程根：個(gè)特征方程根： 共軛復(fù)根共軛復(fù)根 共軛復(fù)模態(tài)共軛復(fù)模態(tài)（振型）（振型） e( j )t 實(shí)函數(shù)模態(tài)實(shí)函數(shù)模態(tài) 齊次通解齊次通解 y c e t sin t

27、 c e t cos t 12 j e ( j )t e t sin te t cos t 口拉普拉斯變換拉普拉斯變換 J （ 1）線性性質(zhì)）線性性質(zhì) F 1 (s) L f1 (t) F2 (s) L f2 (t) Laf1(t) bf2 (t) aL f1(t) bL f2 (t) aF 1(s) bF2 (s) 0 st f (t)edtF (s) L f (t) 拉普拉斯變換拉普拉斯變換時(shí)間域時(shí)間域復(fù)頻域復(fù)頻域 補(bǔ)充知識(shí)補(bǔ)充知識(shí) 口拉普拉斯變換拉普拉斯變換 J （2）微分定理）微分定理 F (s) L f (t)L df (t) sF (s) f (0) dt L d f (t) s

28、2 F (s) sf (0) f | (0) dt 2 2 L d f (t) s n F (s) s n 1 f (0) sn 2 f | (0) f (n 1) (0) dt n n f (0) f | (0) f (n 1) (0) 0L d f (t) s n F (s) dt n n 口拉普拉斯變換拉普拉斯變換 J （3）積分定理）積分定理 F (s) L f (t) 11 L f (t)dt F (s) f ( 1) (0) ss f ( 1) (0) 1f ( 2) (0) s f (t)(dt)2 1 F (s) 1 s 2 s 2 L f ( 1) (0) 1f ( n) (

29、0) s 11 L f (t)(dt)n F (s) s n s n f ( 1) (0) f ( 2) (0) f ( n) (0) 0L f (t)(dt)n 1 F (s) s n 口拉普拉斯變換拉普拉斯變換 J （4）初值定理）初值定理 J （ 5）終值定）終值定 理理 f (0 ) lim f (t) lim sF (s) t 0s lim f (t) lim sF (s) t s0 口拉普拉斯變換拉普拉斯變換 J （6）位移定理）位移定理 J （ 7）相似定）相似定 理理 F (s) L f (t) F (s) L f (t) L f (t ) e 0 s F (s) 0 Le a

30、t f (t) F (s a) L f ( ) aF (as) a t 口拉普拉斯變換拉普拉斯變換 J （8）卷積定理）卷積定理 卷積卷積 F 1 (s) L f1 (t) F2 (s) L f2 (t) f1 ( ) f2 (t )d f (t ) f( )d LF (s)F (s) L 00 1212 tt f1 (t ) f2 ( )d 0 f1 (t) f2 (t) 0 f1 ( ) f2 (t )d tt 口拉普拉斯變換拉普拉斯變換 其它常用變換其它常用變換 f (t 0 )1(t 0 ) e 0 s F (s), 0 0 tf (t) dF (s) ds f (t) t s F (

31、s)ds e at f (t)F (s a) 常用常用拉普拉斯拉普拉斯反變換反變換 1 (t)1 s a e at 1 s 1(t) s 2 2 sint 1 s 2 t s s 2 2 cost 1 s n t n1 (n 1)! 1 (s a) n t n1 eat (n 1)! 例：例：實(shí)際系統(tǒng)實(shí)際系統(tǒng)mn A(s) 口A(s)=0無重根無重根 nn 1 s n a sn 1 as a 0 1 m 1 m b s m b sm 1 bs b A(s) B(s) F (s) 1 (s s1 )(s s2 ) (s sn ) F (s) B(s) b0 sb1s bm 1s bm mm 1

32、n i 1 s sis sn s s1s si F (s) cicncic1 lim(s s )F (s) A| (s) c B(s) i s s S S i i i i i 1 f (t) L 1F (s) n c e s t i 例：例：實(shí)際系統(tǒng)實(shí)際系統(tǒng)mn 口A(s)=0有有r重根重根s1 (s s1 ) (s sr 1 ) (s sn ) B(s) F (s) r n cn r 1 cr 1 (s s )r crc1 s ss ss s 11 cr lim(s s1 ) F (s) s s1 r lim(s s ) F (s) j!ds j 1 1d ( j ) ss1 cr j r

33、(s s )r F (s)lim d (r 1)! s s 1 1 ds r 1 (r 1) 1 1 c 計(jì)算方法計(jì)算方法按照無重根系數(shù)按照無重根系數(shù)求解方法。求解方法。 f (t) L 1F (s) t r 2 c t c es1t c esi t i r 1 cr 1 t r 1 (r 2)!(r 1)! n 21i cr 系數(shù)系數(shù)： cr 1 , , cn 2-2 復(fù)復(fù)域域數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 經(jīng)典控制理論經(jīng)典控制理論 頻率法頻率法 根軌跡法根軌跡法 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) J 線 性 定 常 系 統(tǒng)線 性 定 常 系 統(tǒng) 傳 遞 函 數(shù)傳 遞 函 數(shù) 定 義 ：定 義 ： 零 初 始 條 件零

34、初 始 條 件 下 ， 系 統(tǒng) 輸 出 量 的下 ， 系 統(tǒng) 輸 出 量 的 拉氏變換拉氏變換與輸入量的與輸入量的拉氏變換拉氏變換 之比。之比。 n階線性定常系統(tǒng)階線性定常系統(tǒng) anc(t) dc(t ) d c(t ) d c(t ) an 1 dt n 1 nn 1 a1 0 dtdt n a bmr(t) dr (t ) dt d r (t ) dt m 1 b d r (t ) bm 1 m 1 b 1 0 dt m m an 1s an C(s) bm 1s bm R(s) a0 s n 1 a1s n b0 s m 1 b 1s m 零初始條件零初始條件 由定義得傳遞函數(shù)：由定義得

35、傳遞函數(shù)： 口傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)性質(zhì)性質(zhì) 分母階次高，分母階次高，mn且所有系數(shù)為且所有系數(shù)為實(shí)數(shù)實(shí)數(shù) 只取決于只取決于系統(tǒng)或元件系統(tǒng)或元件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)的結(jié)構(gòu)和參數(shù) 零初始條件時(shí)，不可約分零初始條件時(shí)，不可約分 dt n 拉氏反變換拉氏反變換G(s)是脈沖響應(yīng)是脈沖響應(yīng)g(t) M (s) N (s)R(s) G(s) C (s) b 0s a0s a1s an 1s an nn 1 bm 1s bm m 1 b 1s m d s n n J 零 點(diǎn) 和零 點(diǎn) 和 極 點(diǎn)極 點(diǎn) (s p) (s zi ) i 1 j 1 K b0 (s z1 )(s z2 ) (s zm ) a0 (s p1)

36、(s p2 ) (s pn ) G(s) n j m zi (i 1,2, , m) p j ( j 1,2, , n) a0 K b0 零點(diǎn)零點(diǎn) 極點(diǎn)極點(diǎn) 傳遞系數(shù)或傳遞系數(shù)或根軌跡根軌跡增益增益 常用常用 。表示表示 常用常用表示表示 根軌跡表達(dá)形式根軌跡表達(dá)形式 頻率法表達(dá)形式頻率法表達(dá)形式 一次一次因子對(duì)應(yīng)：因子對(duì)應(yīng)：實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)零極點(diǎn)零極點(diǎn) 二二 次次因子對(duì)應(yīng)：因子對(duì)應(yīng)：共軛復(fù)數(shù)共軛復(fù)數(shù)零極點(diǎn)零極點(diǎn) 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)： i和和 Tj 傳遞系數(shù)傳遞系數(shù)或增益：或增益： Why? 代入代入s=0 an (T 1s 1)(T2 s 2 T2 s 1) (Tj s 1) G(s) bm ( 1s

37、 1)( 2 s 2 2s 1) (i s 1) 22 22 n ( p j ) j 1 (zi ) i 1 K b m K m n a J 傳 函 零 、 極 點(diǎn) 對(duì) 輸 出 影 響傳 函 零 、 極 點(diǎn) 對(duì) 輸 出 影 響 c(t) L 1C(s) 9r e0 r e 5t (3r 12r )e t (3r 2r )e 2t 122112 傳函零點(diǎn)傳函零點(diǎn)不形成不形成自由運(yùn)動(dòng)自由運(yùn)動(dòng)模態(tài)模態(tài) 傳函零點(diǎn)傳函零點(diǎn)影響影響各各模態(tài)模態(tài)在響應(yīng)中的在響應(yīng)中的比重比重 傳函零點(diǎn)和極點(diǎn)傳函零點(diǎn)和極點(diǎn)距離較近距離較近時(shí)，彼此的時(shí)，彼此的作用作用 被削弱被削弱 G(s) C (s) 6(s 3) R(s)(

38、s 1)(s 2) ete 2t r(t) r r e 5t 12 R(s) r 1 r2 ss 5 自由運(yùn)動(dòng)自由運(yùn)動(dòng)的的模態(tài)模態(tài)是是 零初始條件零初始條件 J 典 型 元 部 件 的 傳 遞典 型 元 部 件 的 傳 遞 函 數(shù)函 數(shù) 電位器電位器 線位移、角位移線位移、角位移 電壓電壓 例：角位移電位器例：角位移電位器 u(t) K1 (t) max 1 E K 1 (s) G(s) U (s) K 電源電壓電源電壓 最大轉(zhuǎn)角最大轉(zhuǎn)角 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)方框圖方框圖 誤差檢測器誤差檢測器 2個(gè)相同的電位器個(gè)相同的電位器 u(t) u1(t) u2 (t) K1 1(t) 2 (t) K1 (

39、t) 1 (s) G(s) U (s) K傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng) 接有負(fù)載時(shí)接有負(fù)載時(shí) 產(chǎn)生的影響產(chǎn)生的影響 (1 ) RR u(t) R R ptp ppp RR E Rp (t) (t) 1 (1 ) E (t ) maxtmax max R 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 直流型直流型交流型交流型 dt u(t) K (t) K d (t) tt 零初始條件下，零初始條件下， 傳傳 遞函數(shù)為：遞函數(shù)為： G(s) Kt (s) U (s) Kt s (s) U (s) G(s) 方框圖為：方框圖為： 電樞控制直流伺服電動(dòng)機(jī)電樞控制直流伺服電動(dòng)機(jī) 電樞電壓電樞電壓 ua (t)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速

40、m (t) 負(fù)載擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩負(fù)載擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩 M c (t) Tm s 1Ua (s) G(s) m (s) Km 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速 m (t) T s 1M (s) G (s) m (s) Kc mc m dt (t) d (t) (s) s(s) m怎么推導(dǎo)？（零初始條件下）怎么推導(dǎo)？（零初始條件下） 兩相伺服電動(dòng)機(jī)兩相伺服電動(dòng)機(jī) 機(jī)械特性機(jī)械特性的線性化方程：的線性化方程：M m Cm M s M m m m dM m d C 阻尼系數(shù)：阻尼系數(shù)： 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：M sM s Cmua E M sE Cm 輸出轉(zhuǎn)矩：輸出轉(zhuǎn)矩：角速度：角速度： 額定值額定值 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) Tm s 1Ua (s)

41、 G(s) m (s) Km 傳遞系數(shù)傳遞系數(shù) Km Cm( fm C ) 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) Tm Jm( fm C ) 無源網(wǎng)絡(luò)（無源網(wǎng)絡(luò)（RLC元件）元件） 口 先列寫微分方程，然后在零初始條件下進(jìn)行先列寫微分方程，然后在零初始條件下進(jìn)行 拉氏變換，求解傳遞函數(shù)。拉氏變換，求解傳遞函數(shù)。 口 引用引用復(fù)數(shù)阻抗復(fù)數(shù)阻抗直接列寫直接列寫代數(shù)方程，求解傳遞代數(shù)方程，求解傳遞 函數(shù)。函數(shù)。 一般情況，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)輸出端為無窮大負(fù)載阻一般情況，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)輸出端為無窮大負(fù)載阻 抗，輸入內(nèi)阻為零，否則考慮抗，輸入內(nèi)阻為零，否則考慮負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng)。 單容水箱單容水箱 dtdt Q Q dV A d h io

42、Qi Ku u Qo Ao2gh R h Qo RA d h h KR u dt u T d h h K u dt Ts 1 U (s) G(s) H (s) K 代入下式代入下式 零初始條件下，求解傳遞函數(shù)零初始條件下，求解傳遞函數(shù) 電加熱爐電加熱爐 電熱絲兩端電電熱絲兩端電壓壓 u 電熱絲質(zhì)電熱絲質(zhì)量量 M 加加 熱前、后溫?zé)崆?、后溫度?T0 比熱比熱 C 傳熱傳熱 系系數(shù)數(shù) H 傳傳 熱面熱面積積 A 單位時(shí)間產(chǎn)生熱單位時(shí)間產(chǎn)生熱量量 Qi T1 HA(T1 T0 ) Qi dt d (T1 T0 ) MC MC d (T1 T0 ) (T T ) Qi 1 u HAHAdt u 10

43、 T d T T K u dt Ts 1 U (s) G(s) T (s) K 傳遞函數(shù)：零初始條件下傳遞函數(shù)：零初始條件下 爐內(nèi)溫爐內(nèi)溫 度變化量對(duì)控制電壓變化量度變化量對(duì)控制電壓變化量 有純延遲的單容水箱有純延遲的單容水箱 產(chǎn)生產(chǎn)生 Qi 后，經(jīng)過時(shí)間后，經(jīng)過時(shí)間 ，液面才變化。，液面才變化。 T d h h K u(t ) dt 傳遞函數(shù)：零初始條件下傳遞函數(shù)：零初始條件下 液面高度變化量對(duì)電位差液面高度變化量對(duì)電位差 變化量變化量 e s Ts 1 K U (s) G(s) H (s) 雙容水箱雙容水箱 輸入量：輸入量： 1號(hào)閥開度變化號(hào)閥開度變化 u 輸出量：輸出量： 2號(hào)水箱液位增

44、量號(hào)水箱液位增量 h2 經(jīng)經(jīng)平衡點(diǎn)線性化平衡點(diǎn)線性化后，后， 1 2 dt d h2 Q1 Q2 C2 1 Q h 1 1 R 2 Q h2 2 R dt d h2 C RR h1 h2 2 12 d h2 h2 ) h1 R1 (C2 2 dtR R2dt R1dh2 dt R C dh2 dt dh1 2 2 12 dt Q Q C d h 1 i11 Qi Ku u K u dtR C d h1 h1 u 1 1 (T T ) d h 2 h K uT R C dtdt 2 T T d h2 122111 2 1 2 T2 R2C2 T 1T2 s (T1 T2 )s 1 U (s) G

45、(s) H2 (s) K 2 e s T 1T2 s (T1 T2 )s 1 K G(s) 2 如果輸出量和輸入量之間有如果輸出量和輸入量之間有延時(shí)延時(shí) 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 2-3 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖與與信號(hào)流圖信號(hào)流圖 重點(diǎn)掌握結(jié)構(gòu)圖的重點(diǎn)掌握結(jié)構(gòu)圖的繪制和化簡方法繪制和化簡方法 理解根據(jù)數(shù)學(xué)模型繪制結(jié)構(gòu)圖理解根據(jù)數(shù)學(xué)模型繪制結(jié)構(gòu)圖 掌握掌握信號(hào)流圖信號(hào)流圖的繪制及其的繪制及其傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)求求 解方法解方法 C(s) G(s)R(s) 例例2-12 結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖繪制：繪制：同一系統(tǒng)方框圖不唯一！同一系統(tǒng)方框圖不唯一！ (1)比較點(diǎn)附近比較點(diǎn)附近畫畫“”，表示信號(hào)相減，表示信號(hào)

46、相減，畫畫“+”或不畫符或不畫符 號(hào)表示相加號(hào)表示相加 (2)方框前后畫方框前后畫乘積關(guān)系乘積關(guān)系較容易，常以電流信號(hào)為主線較容易，常以電流信號(hào)為主線 (3)列拉氏變換方程組，各個(gè)方程根據(jù)信號(hào)流向連接畫列拉氏變換方程組，各個(gè)方程根據(jù)信號(hào)流向連接畫 信號(hào)線，有時(shí)需信號(hào)線，有時(shí)需選擇引出點(diǎn)選擇引出點(diǎn)增加或變更信號(hào)線增加或變更信號(hào)線 例 雙T濾波電路，試?yán)L 制該 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 。 解：根據(jù)電路原理課列 出 系 統(tǒng)復(fù)域方程為 ： RR 1于i; lc, T uo Ui - Ucl = URI URI= RI 11 +12 = 1 11 = C1 sU c1 Uc1 - U。UR2 UR2 二 RI 12

47、 = C2sU0 U 1/R1/sC2 u Uc 1 U 后群課件一 自動(dòng)控制星理 結(jié)構(gòu)圖的三種基本運(yùn)算： 一一 申聯(lián)、并聯(lián)、反饋 ( 1)j 框 的串聯(lián) （ combining serial blocks ） 及運(yùn)算 叫 州 盧斗 G2(s） 盧鳥 ） 、一 一 y -一）L一 一 U(s)=G1(s)R(s) r一） C(s)=G）U(s) R(s)I 二 三叫 I(s) G1 (s)G2(s） 斗 C(s)= G?(s)G, (s)R(s) =G(s)R(s) L二 一- y一 J G(s) 思考：多 個(gè)環(huán)節(jié) 串聯(lián)？ 結(jié)論：方柜 串聯(lián)連接總傳遞函數(shù)等于各個(gè)方框傳遞 函數(shù) 的乘積。 石 群

48、課件一 自動(dòng)控制局 、 理 ( 2 ） 右 斗 匡的并聯(lián) （ combining pruallel blocks ） 及運(yùn)算 G1(s) 1 C(s) G1 (s)+G2(s)1 R(s)R(s) 旦 旦 U U1(s)=G1(s)R(s)U2(s)=G2(s)R(s) C(s)=U1(s)+U2(s) =(G1(s)+G） ）R(s) =G(s)R(s) 思考：多 個(gè)環(huán)節(jié) 并聯(lián)？ 結(jié)論：并聯(lián)的總傳遞函數(shù)等于各個(gè)方桂傳遞函數(shù)的代數(shù)和。 石 群課件一 自動(dòng)控制局 、 理 ( 3） 反饋 （feedback） 連接方框的運(yùn)算 前向通道傳函 叫C( s， 二 爭 斗 出G(s)出 l G(s)H(s

49、) H(s) 一飛 反饋通路傳函 H(s)= l稱為單位反饋 稱： （s） 為 向j 環(huán)傳遞函數(shù) G(s)H(s） 為 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) R1s “ ” 表示正反饋： “ ， ，表示負(fù)反饋。 C(s)=G(s)E(s) E(s)=R(s） 平B(s) B(s)=H(s)C(s) C(s)=G(s)R(s） 平 H(s)C(s) C(s)G(s）記為一 前向通路傳函 一 一 二 二（s） 牛 ： 閉環(huán)傳函一 R (s) l噸 。）H (s) - - - - - - 1吐 向函 式中嚴(yán)平 表示負(fù)反饋 ；“ ” 表示正反饋 。 相應(yīng)的概念 ： 閉環(huán)零、極點(diǎn)； 開環(huán)零、極點(diǎn)； 一 、， J na

50、 s S B IE 、 1 、 ） B A 溝 d 叮 ss i 一 u hl f 飛 f 飛 飛1jd氣E R b一“A 4 、 、 一 士 一丘 4 葉，？ uu w叩4 飛 lj 飛J SO 耗 一（ A 憂 叫 、 lr 、 l ， 、 飛， ， J ， S A slS 二S 、 L l fE 飛 E 飛 ， ， 飛 ，1、 況 且 A Aa 4 l 情 多 很 在 一一一 A叮 K 雨 傳 道 通 饋 反 均 G 函 傳 道 通 向 陰前 說設(shè) 即： 前 向分手 反饋分母 閉壞傳j羞 函數(shù) 分母乘積 分子乘積 式中：叩 表示負(fù)反饋 ；表示正反饋 。 ( 2 ） 定義：） 的 分母 o

51、. . . .l G(s) H (s) = O 一個(gè)很實(shí)肘的紂 論4 為系統(tǒng)特征方碑 。 特征方程的根 稱為系統(tǒng)的忖ul 恨 。 石 群課件一 自動(dòng)控制局 、 理 總結(jié)對(duì)照這三種基本運(yùn)算： 串聯(lián)： 坐坐與 中業(yè)GI川 并聯(lián)： R（立 I G1 (s) I +C s G2(s) Iu 2 司 R(s)G1 (s)+G2(s)I C(s) 反饋： Kl町 ， l叫G(s) J C(s) 叫 “ ） l+ G(s)H(s) C(s) l 司 可以發(fā)現(xiàn)： 共 同特點(diǎn)是消除了中間變量，使結(jié)構(gòu) 閣簡化 。 石 一 結(jié)構(gòu)圖變換 方植 苓 變換就是要通過移動(dòng)引出點(diǎn)、求和點(diǎn)等，使結(jié)構(gòu)閣中出現(xiàn)申聯(lián)、 并聯(lián)或反饋，

52、以便化簡結(jié)構(gòu)閣 。 R(s）丁 小C(s) E豆 型R(s) 巴人布幣 旦旦 I G (s） 0斗斗 丁主 c:主 Q(s)Q(s) C(.s ) = R(.s )G(.s ) ( )(.s ） 主 C(s) = R(s） 士 一一G(s) G(s) l;J 石 群 課 件 ( 1） 引出點(diǎn)前移： ( 2 ） 引出點(diǎn)后移： ( 3 ） 比較點(diǎn)前移： 、 一一 ” E二二主 ( 4 ） 比較點(diǎn)后移： R(s）， 一 命 Q(s) 廣 （s) 了 C(s) = R(s) Q(s)G(s） (5） 比較點(diǎn)易位及合并 斗C (s ) = R (s ) G (s ) Q (s ) G (s ) R可 （

53、s)R （s) R）E(s） R1 (s) C(s） 中斗 寸 ： c(s） 中 R2 (s) (6） 交換比較點(diǎn)或 尋 出點(diǎn) （ 極少采肘 R1 (S) C(s) R2 (s) 豎 立 也 墜L仨 立 旦 C(s) ” 主 R （s) R i(s) l 一C(s川 主 R ; (s) C(s) C(s) R2(s) 石 群課 件一 ， 自動(dòng)控制原理 P47表表2-1 結(jié)構(gòu)圖簡化（等效變換）規(guī)則結(jié)構(gòu)圖簡化（等效變換）規(guī)則 輯1結(jié)構(gòu)圖簡化（ 等姬變 換 ） 規(guī) 則 原f 恨 劇 等 妓 方 罹劇 等放 運(yùn) 貨 關(guān) 系 R I G1 (s)G1 (s)I C I (1 用聯(lián) 等效 1 CCl )=

54、G1(l)Cz(s)R!s) G I創(chuàng) 刊 州 隊(duì) R I G,(.s ) r.I G1( s） 土Gi( ) I c I (2） 并 聯(lián) 等 敢 I () - i G1 3J J:C， （ ） R s) G1 (s) G,(s) Gl,. s) c ( 3 反 憤 等散 G1 (.1)R(J ) C(s ） 一 l - 平G1(1 )Gi(r) RIG ,(. Y )I C 1平G1 (.r)G./.s . ) 石 群課 件一 自動(dòng)拉帝川、 G, ( C _ (4） 等 放 單 位 應(yīng)憤 旦主 一二 監(jiān) 衛(wèi)坐I R (J) -G2(S) I +c,(s)G2 (s) G(s) G(s) G/

55、. s) l 一墜 件， J、 b ， R1G(s) R I G(a)iv 扛J （ 的 比 較 點(diǎn) 后 移 I , ( (s)=R (s) t Q(s） （ ； （ 1) Q G(s)I- R( s )(;(.1） 士Q(.1)G （ ） 石 群課一 自動(dòng)控制原理 叫 州 c o I ， I (7)I出 點(diǎn)前 移 , (.;(s) = R (s) ;(i) G(.t) 一 一 G .t)I c ” (8） 引 出 點(diǎn)J f罵 R G(s).E- II I R( s ) - R 南 R I C(J ) - R (s)(;(s) R , ( 9） 交 換 或 青 井比 較 點(diǎn) cI C（ 但E1

56、(f ） 士R3 (f) = R.1 （ ） 土R 2 (s） 土Rl(s) R1(s） 士 Ra (s) lR ?(J ) 石 群課件一 自動(dòng)控制 ！ 理 重點(diǎn)掌握例重點(diǎn)掌握例2-14、2-15、2-16 例已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)閣如下閣所示 ，求C(s)/R(s) (s) R(s) _, G1(s) C(s) G4(s) n b H - G2(s) 一，G3(s) H1 (s) 解： 分析如何解除回路之間的交叉？G3 1+ G3 G4H 3 _, G1(s) - G2(s) G4(s) 、 、 民（s） 忖 G4(s) 一 ， ， 一 ， ， ， p3 H 石 群課 件一 自動(dòng)控 制局 、 理 G1

57、(s) t二 三 二汗H ,t；四 R(s) H R(s) _, G1 (s) G2G3 1+G3G4H3 +G2 G3H 2 C(s) G4(s) G1G 2G3G4 1+ G1 G2G3G4H1 + G2G3H2 + G3G4H3 C(s) R (s) 石 群 課 件 _ , , _ - 分子：分子：前向通道前向通道乘積乘積 分母：分母：1+ 負(fù)反負(fù)反饋饋回路回路乘積乘積-正反饋正反饋回路回路乘積乘積 例 己知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)閣如下閣所示 ，求U。 （ s) I Ui(s) Ui(s） U主J一 二 巴出一 廠 二 巴主 1/sC2 U 解： 分析如何解除 回路之間 的交叉？ U0(s) _ Ui

58、 (s) 1 R 2C1C2s2 + (2R C2 + RC1)s + 1 1111 RC1 sR C2s 口J1Li旦旦 Ui (s)11111 1 一一 一 一 一 一 一 一一一 一 一 十 一 一 一 一 RCIsR C1 sRC2sRC1 s RC2s 化簡而成 石 群課件一 自動(dòng)控制局 、 理 信號(hào)流圖信號(hào)流圖 口節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)標(biāo)志系統(tǒng)的標(biāo)志系統(tǒng)的變量變量。 口支路支路相當(dāng)于相當(dāng)于乘法器乘法器，信號(hào)流經(jīng)支路時(shí)，被，信號(hào)流經(jīng)支路時(shí)，被乘以乘以 支路增益支路增益而變換為另一信號(hào)。而變換為另一信號(hào)。 口信號(hào)信號(hào)在支路上只能沿箭頭在支路上只能沿箭頭單向傳遞單向傳遞。 口系統(tǒng)系統(tǒng) 節(jié)點(diǎn)變量的設(shè)置具

59、有任意性，節(jié)點(diǎn)變量的設(shè)置具有任意性，信號(hào)流圖不信號(hào)流圖不 是唯一是唯一的。的。 信號(hào)流圖信號(hào)流圖 J 源節(jié)點(diǎn)（輸入節(jié)點(diǎn)）：只有信號(hào)輸出，無輸入。源節(jié)點(diǎn)（輸入節(jié)點(diǎn)）：只有信號(hào)輸出，無輸入。 J 阱節(jié)點(diǎn)（輸出節(jié)點(diǎn)）：只有信號(hào)輸入，無輸出。阱節(jié)點(diǎn)（輸出節(jié)點(diǎn)）：只有信號(hào)輸入，無輸出。 J 混混 合節(jié)點(diǎn)：既有輸入支路，又有輸出支路。合節(jié)點(diǎn)：既有輸入支路，又有輸出支路。 J 前向通路：當(dāng)信號(hào)從輸入節(jié)點(diǎn)至輸出節(jié)點(diǎn)傳遞時(shí)，每前向通路：當(dāng)信號(hào)從輸入節(jié)點(diǎn)至輸出節(jié)點(diǎn)傳遞時(shí)，每 個(gè)節(jié)點(diǎn)個(gè)節(jié)點(diǎn)只通只通過過1次的通路次的通路。 J 回路（單獨(dú)回路）：起點(diǎn)和終點(diǎn)是同一節(jié)點(diǎn)，而且信回路（單獨(dú)回路）：起點(diǎn)和終點(diǎn)是同一節(jié)點(diǎn)，而且

60、信 號(hào)通過每個(gè)節(jié)點(diǎn)不多號(hào)通過每個(gè)節(jié)點(diǎn)不多于于1次的閉合通路。次的閉合通路。 J 回路增益：回路中所有支路增益的乘積?；芈吩鲆妫夯芈分兴兄吩鲆娴某朔e。 J 不接觸回路：之間沒有公共節(jié)點(diǎn)的回路。不接觸回路：之間沒有公共節(jié)點(diǎn)的回路。 信號(hào)流圖信號(hào)流圖 源節(jié)點(diǎn)（輸入節(jié)點(diǎn)）源節(jié)點(diǎn)（輸入節(jié)點(diǎn)） 混合節(jié)點(diǎn)混合節(jié)點(diǎn) 回路（單回路（單 獨(dú)回路）獨(dú)回路） 不接觸回路不接觸回路 阱節(jié)點(diǎn)（輸出節(jié)點(diǎn)）阱節(jié)點(diǎn)（輸出節(jié)點(diǎn)） 前向通路前向通路 回路增益回路增益 繪制繪制信號(hào)流圖信號(hào)流圖 口根據(jù)系統(tǒng)微分方程根據(jù)系統(tǒng)微分方程 繪制（繪制（拉氏變換拉氏變換） 口根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 繪制繪制 帶有增益的方框帶有增益的方