自動(dòng)控制理論第六講-方框圖

第六講方框圖及其等效變換一、方框的組成要素二、方框圖的畫法三、方框的運(yùn)算規(guī)則四、方框圖的等效變換和化簡(jiǎn)五、物理系統(tǒng)的方框圖繪制方法主要內(nèi)容編輯ppt結(jié)構(gòu)方框圖控制器被控對(duì)象輸入量輸出量比較測(cè)量電路編輯ppt一、方框圖的組成要素1、信號(hào)線

帶有箭頭的直線，箭頭表示信號(hào)的傳遞方向，直線旁標(biāo)記信號(hào)的時(shí)間函數(shù)或象函數(shù)。

2、信號(hào)引出點(diǎn)（線）/測(cè)量點(diǎn)

表示信號(hào)引出或測(cè)量的位置和傳遞方向。同一信號(hào)線上引出的信號(hào)，其性質(zhì)、大小完全一樣。

編輯ppt3、函數(shù)方框(環(huán)節(jié))

函數(shù)方塊具有運(yùn)算功能4、求和點(diǎn)（比較點(diǎn)、綜合點(diǎn)）（1）用符號(hào)“”及相應(yīng)的信號(hào)箭頭表示（2）箭頭前方的“+”或“-”表示加上此信號(hào)或減去此信號(hào)

注意符號(hào)!!編輯ppt相鄰求和點(diǎn)可以互換、合并、分解。

代數(shù)運(yùn)算的交換律、結(jié)合律和分配律。求和點(diǎn)可以有多個(gè)輸入，但輸出是唯一的!!編輯ppt脫離了物理系統(tǒng)的模型!!系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的圖解形式!!形象直觀地描述系統(tǒng)中各元件間的相互關(guān)系及其功能以及信號(hào)在系統(tǒng)中的傳遞、變換過(guò)程。依據(jù)信號(hào)的流向，將各元件的方塊連接起來(lái)組成整個(gè)系統(tǒng)的方塊圖。二、方框圖的畫法畫出各個(gè)模塊的方框圖。編輯ppt

任何系統(tǒng)都可以由信號(hào)線、函數(shù)方塊、信號(hào)引出點(diǎn)及求和點(diǎn)組成的方框圖來(lái)表示。求和點(diǎn)函數(shù)方框引出線函數(shù)方框信號(hào)線編輯ppt三、方框圖的運(yùn)算規(guī)則1、串聯(lián)運(yùn)算規(guī)則幾個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)，總的傳遞函數(shù)等于每個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的乘積。編輯ppt例：隔離放大器串聯(lián)的RC電路編輯ppt同向環(huán)節(jié)并聯(lián)的傳遞函數(shù)等于所有并聯(lián)的環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)之和。并聯(lián)運(yùn)算規(guī)則編輯ppt反饋運(yùn)算規(guī)則編輯ppt編輯ppt1、基于方框圖的運(yùn)算規(guī)則四、方框圖的等效變換編輯ppt2、綜合點(diǎn)（比較點(diǎn)）的移動(dòng)1）綜合點(diǎn)前移x2x3x1G(s)G(s)G(s)x1x2x32）綜合點(diǎn)后移G(S)1/G(S)X1X2X3-G(S)X1X2X3-編輯ppt3、引出點(diǎn)的移動(dòng)G(S)G(S)X1X2X2X2X1X2G(S)2）引出點(diǎn)后移1）引出點(diǎn)前移G(S)X2X1X1G(S)1/G(S)X1X2X1編輯ppt4、綜合點(diǎn)互換x1Yx2x3x1Yx2x3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)和綜合點(diǎn)之間不能互換!編輯ppt4、方框圖簡(jiǎn)化法求系統(tǒng)傳遞函數(shù)的一般步驟（1）觀察系統(tǒng)中是否存在相互交錯(cuò)的局部反饋回路；（2）通過(guò)比較點(diǎn)和引出點(diǎn)的移動(dòng)消除交錯(cuò)回路；（3）先求出并聯(lián)環(huán)節(jié)和具有局部反饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，然后求出整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。編輯ppt【例1】試簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。編輯ppt編輯ppt編輯ppt【例2】試簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并求系統(tǒng)傳遞函數(shù)。方法1:引出點(diǎn)后移編輯ppt方法2:引出點(diǎn)前移編輯ppt【例3】編輯ppt【例4】編輯ppt只有一條前向通道的多回路系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)閉環(huán)系統(tǒng)輸入量到輸出量間的串聯(lián)環(huán)節(jié)的總傳遞函數(shù)即前向通路傳遞函數(shù)的乘積。n

閉環(huán)系統(tǒng)所具有的反饋回路的總數(shù)i各反饋回路的序號(hào)閉環(huán)系統(tǒng)中各交錯(cuò)反饋或多環(huán)局部反饋的開環(huán)傳遞函數(shù)即每個(gè)反饋回路的傳遞函數(shù)的乘積。-正反饋+

負(fù)反饋5、公式法求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)編輯ppt【例5】公式法求取傳遞函數(shù)編輯ppt6、代數(shù)法求系統(tǒng)傳遞函數(shù)編輯ppt五、物理系統(tǒng)的方框圖繪制方法1）建立各元件的微分方程2）將各元件的微分方程進(jìn)行拉氏變換，并改寫成合適的形式。3）依次將各元件的方框圖按照變量的傳遞順序連接起來(lái)，繪出系統(tǒng)的圖。編輯ppt【例6】二階RC電氣網(wǎng)絡(luò)編輯ppt1）建立各元件的微分方程編輯ppt2）將各元件的微分方程進(jìn)行拉氏變換，并改寫成合適的形式。3）