控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)課件

1、控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)1 首先將首先將 間的引出點(diǎn)后移到方框的輸出端間的引出點(diǎn)后移到方框的輸出端 34,GsGs 3Gs 3Hs R s 4Gs C s 2Gs 1Gs 3Hs 1HsH2(s) 3Gs 3Hs R s 4Gs C s 2Gs 1Gs 3Hs 1Hs 41 GsH2(s)例 化簡(jiǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，求傳遞函數(shù)。 控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)2 接著將接著將 組成的內(nèi)反饋網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，其等效傳組成的內(nèi)反饋網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，其等效傳遞函數(shù)為遞函數(shù)為 343,GsGsHs 34343431Gs GsGsGs Gs Hs 34Gs R s C s

2、 2Gs 1Gs 1Hs 34HsGsH2(s)/G4(s) 3Gs 3Hs R s 4Gs C s 2Gs 1Gs 3Hs 1Hs 41 GsH2(s)控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)3 得到圖為得到圖為 34Gs R s C s 2Gs 1G s 1Hs 34HsGsH2(s)/G4(s) 3Gs 3Hs R s 4Gs C s 2Gs 1Gs 3Hs 1Hs 41 GsH2(s)控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)4 得到圖為得到圖為 然后將然后將 組成的內(nèi)反饋網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，其等組成的內(nèi)反饋網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化，其等效傳遞函數(shù)為：效傳遞函數(shù)為： 23424,GsG

3、sHsGs 234233432321Gs Gs GsGsGs Gs HsGs Gs Hs R s C s 23Gs 1Gs 1Hs 34Gs R s C s 2Gs 1Gs 1Hs 34HsGsH2(s)/G4(s)控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )1234232343123411AGs Gs Gs GsGsGs Gs HsGs Gs HsGs Gs Gs Gs Hs=+ R s C s 23Gs 1Gs 1Hs最后將求得其傳遞函數(shù)為：最后將求得其傳遞函數(shù)為： 234233432

4、321Gs Gs GsGsGs Gs HsGs Gs Hs其中：其中：控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)G1G2G3G4H3H2H1 R(s)+- +- + C(s)例 化簡(jiǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，求傳遞函數(shù)。 控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)G1G2G3G4H1H2H3-R(s)C(s)-G2控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)G1G2G4H1H3-C(s)-23231HGGGR(s)控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)G1G2H1-C(s)23234323243111HGGHGGHGGGGR(s)控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控

5、制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)H1-C(s)34323243211HGGHGGGGGGR(s)第四節(jié) 框圖及其化簡(jiǎn)控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)C(s)3432321432143211HGGHGGHGGGGGGGGR(s)3432321432143211)(HGGHGGHGGGGGGGGsGB等效變換后系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖等效變換后系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖： 控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)12練習(xí)：練習(xí)：試化簡(jiǎn)下述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求傳遞函數(shù)試化簡(jiǎn)下述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求傳遞函數(shù)C(s)/R(s)C(s)/R(s) 顯然化簡(jiǎn)該結(jié)構(gòu)圖也顯然化簡(jiǎn)該結(jié)構(gòu)圖也需要移動(dòng)比較點(diǎn)和引需要移

6、動(dòng)比較點(diǎn)和引出點(diǎn)，需要注意得是出點(diǎn)，需要注意得是，引出點(diǎn)和比較點(diǎn)之，引出點(diǎn)和比較點(diǎn)之間是不宜隨便移動(dòng)的間是不宜隨便移動(dòng)的。因此我們將比較點(diǎn)。因此我們將比較點(diǎn)前移，將引出點(diǎn)后移前移，將引出點(diǎn)后移。 得到圖為得到圖為 2Gs R s C s 1G s 1Hs 2Gs C s 1Gs 1Hs 11 Gs 21 Gs R s控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)13將兩個(gè)比較點(diǎn)合并，并將求出將兩個(gè)比較點(diǎn)合并，并將求出 的等效傳的等效傳遞函數(shù)遞函數(shù)： 得到圖為得到圖為 得到系統(tǒng)等效傳遞函數(shù)：得到系統(tǒng)等效傳遞函數(shù)： 2Gs C s 1Gs 11211HsG sGs 11211HsG sGs

7、 12121211AC sGs GsGsR sGsGsGs Gs Hs 2Gs Cs 1Gs 1Hs 11 Gs 21 Gs Rs)(),(/),(/sHsGsG121 1 1控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題) 以機(jī)電隨動(dòng)系統(tǒng)為例，如下圖所示以機(jī)電隨動(dòng)系統(tǒng)為例，如下圖所示舉例說(shuō)明系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)成舉例說(shuō)明系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的構(gòu)成控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)n其象方程組其象方程組如下：如下：( )( )( ) ( )aaaaabUsR IsL sIsE s( )( )( )ercsss( )( )sseUsKs( )( )aasUsK Us( )( )

8、mmaMsC Is2( )( )mmmJssMfss1( )( )cmssi( )( )bbmE sK ss控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(1)(sr )(sc )(se ( )( )( ) ( )aaaaabUsR IsL sIsEs( )( )( )ercsss( )( )sseUsKs( )( )aasUsK Us( )( )mmaMsC Is2( )( )mmmJssMfss1( )( )cmssi( )( )bbmE sK ss)(sr )(sc )(se 控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)系

9、統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(2)(sr )(sc )(se sK)(sUs( )( )( ) ( )aaaaabUsR IsL sIsEs( )( )( )ercsss( )( )sseUsKs( )( )aasUsK Us( )( )mmaMsC Is2( )( )mmmJssMfss1( )( )cmssi( )( )bbmE sK ss)(se sK)(sUs控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(3)aK)(sUs)(sUa)(sr )(sc )(se sK)(sUsaK)(sUa( )( )( ) (

10、 )aaaaabUsR IsL sIsEs( )( )( )ercsss( )( )sseUsKs( )( )aasUsK Us( )( )mmaMsC Is2( )( )mmmJssMfss1( )( )cmssi( )( )bbmE sK ss控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(4)( )( )( ) ( )aaaaabUsR IsL sIsEs( )( )( )ercsss( )( )sseUsKs( )( )aasUsK Us)(sr )(sc )(se sK)(sUsaK)(sUa1aaL sR( )bsE( )as

11、I( )( )mmaMsC Is2( )( )mmmJssMfss1( )( )cmssi( )( )bbmE sK ss控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)( )( )mmaMsC Is2( )( )mmmJssMfss1( )( )cmssi( )( )bbmE sK ss系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(5)( )( )( ) ( )aaaaabUsR IsL sIsEs( )( )( )ercsss( )( )sseUsKs( )( )aasUsK Us)(sIamC)(sMmmC)(sMm)(sr )(sc )(se sK) (sUsaK)(sUa1

12、aaLs R( )bsE( )asI控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)( )( )mmaMsC Is2( )( )mmmJssMfss1( )( )cmssi( )( )bbmE sK ss系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(6)(sr )(sc )(se sK)(sUsaK)(sUa1aaLs R( )bsE( )asI)(sm sfJs 21mC)(sMm( )( )( ) ( )aaaaabUsR IsL sIsEs( )( )( )ercsss( )( )sseUsKs( )( )aasUsK Us)(sMm)(sm sfJs 21sfJs 1控制工程

13、基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)( )( )mmaMsC Is2( )( )mmmJssMfss1( )( )cmssi( )( )bbmE sK ss系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(7)( )( )( ) ( )aaaaabUsR IsL sIsEs( )( )( )ercsss( )( )sseUsKs( )( )aasUsK Us)(sm sKb)(sEb)(sr )(sc )(se sK)(sUsaK)(sUa1aaLs R( )bsE( )asI)(sm sfJs 21mC)(sMmbsK控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)系統(tǒng)各元部

14、件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各元部件的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖(8)( )( )( ) ( )aaaaabUsR IsL sIsEs( )( )( )ercsss( )( )sseUsKs( )( )aasUsK Us( )( )mmaMsC Is2( )( )mmmJssMfss1( )( )cmssi( )( )bbmE sK ss)(sm i1)(sc i1)(sc )(sr )(sc )(se sK)(sUsaK)(sUa1aaLs R( )bsE( )asI)(sm sfJs 21mC)(sMmbsK控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)q例：利用結(jié)構(gòu)圖變換法，求位置隨動(dòng)系例：利用結(jié)構(gòu)圖變換

15、法，求位置隨動(dòng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)統(tǒng)的傳遞函數(shù)Qc(s)/Qr(s) 。KsKaCmKbs- -ML- - -r c fsJs 21aR1i1控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)例題分析例題分析q 由動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以看出該系統(tǒng)有兩個(gè)輸入由動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以看出該系統(tǒng)有兩個(gè)輸入 r，ML（干擾）。干擾）。 我們知道：傳遞函數(shù)只表示一個(gè)特定的輸出、輸入關(guān)我們知道：傳遞函數(shù)只表示一個(gè)特定的輸出、輸入關(guān)系，因此，在求系，因此，在求 c對(duì)對(duì) r的關(guān)系時(shí)，根據(jù)線(xiàn)性疊加原理的關(guān)系時(shí)，根據(jù)線(xiàn)性疊加原理，可取力矩，可取力矩 ML0，即認(rèn)為，即認(rèn)為ML不存在。不存在。要點(diǎn)：要點(diǎn)：結(jié)構(gòu)變換的規(guī)律是：由內(nèi)向外逐

16、步進(jìn)行。結(jié)構(gòu)變換的規(guī)律是：由內(nèi)向外逐步進(jìn)行。控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)例題化簡(jiǎn)步驟（例題化簡(jiǎn)步驟（1)1) 合并串聯(lián)環(huán)節(jié)合并串聯(lián)環(huán)節(jié)：saKK)(2fsJsRCam i1sKbr - - -c 控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)例題化簡(jiǎn)步驟（例題化簡(jiǎn)步驟（2)2) 內(nèi)反饋環(huán)節(jié)等效變換：內(nèi)反饋環(huán)節(jié)等效變換：iKKsa)(mbaamCKfRJsRsC - -r c saKK)(2fsJsRCam i1sKbr - - -c 控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)例題化簡(jiǎn)步驟（例題化簡(jiǎn)步驟（3)3) 合并串聯(lián)環(huán)節(jié)：合并串聯(lián)環(huán)節(jié)：iCKRfRJssKKCmbaasam r c iKKsa)(mbaamCKfRJsRsC - -r c 控制工程基礎(chǔ)5-第2章(控制系統(tǒng)的框圖及其化簡(jiǎn)練習(xí)題)例題化簡(jiǎn)步驟（例題化簡(jiǎn)步驟（4)4) 反饋環(huán)節(jié)等效變換：反饋環(huán)節(jié)等效變換：iRCKKsRKCfJsiRCKKamasabmamas )(2r c iCKRfRJssKKCmbaasam r c 控制工程基礎(chǔ)5-第2章