自動(dòng)控制原理知識(shí)點(diǎn)

自動(dòng)掌握的根本原理與方式1、自動(dòng)掌握、系統(tǒng)、自動(dòng)掌握系統(tǒng)◎自動(dòng)掌握：是指在沒(méi)有人直接參與的狀況下，利用外加的設(shè)備或裝置〔稱(chēng)掌握裝置或掌握器，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程〔統(tǒng)稱(chēng)被控對(duì)象〕的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)〔即被控量自動(dòng)地依據(jù)預(yù)定的規(guī)律〔給定值〕運(yùn)行。◎系統(tǒng)：是指依據(jù)某些規(guī)律結(jié)合在一起的物體〔元部件〕的組合，它們相互作用、相互依存，并能完成肯定的任務(wù)?！蜃詣?dòng)掌握系統(tǒng)：能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)掌握的系統(tǒng)就可稱(chēng)為自動(dòng)掌握系統(tǒng)，一般由掌握裝置和被控對(duì)象組成。除被控對(duì)象外的其余局部統(tǒng)稱(chēng)為掌握裝置，它必需具備以下三種職能部件。?測(cè)量元件：用以測(cè)量被控量或干擾量。?比較元件：將被控量與給定值進(jìn)展比較。?執(zhí)行元件：依據(jù)比較后的偏差，產(chǎn)生執(zhí)行作用，去操縱被控對(duì)象。參與掌握的信號(hào)來(lái)自三條通道，即給定值、干擾量、被控量。2、自動(dòng)掌握原理及其要解決的根本問(wèn)題控制實(shí)現(xiàn)〔正如微積分是一種數(shù)學(xué)工具一樣?！蚪鉀Q的根本問(wèn)題：?建模：建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型〔實(shí)際問(wèn)題抽象，數(shù)學(xué)描述〕?分析：分析掌握系統(tǒng)的性能〔穩(wěn)定性、動(dòng)/穩(wěn)態(tài)性能〕?綜合：掌握系統(tǒng)的綜合與校正——掌握器設(shè)計(jì)〔方案選擇、設(shè)計(jì)〕經(jīng)典掌握理論現(xiàn)代掌握理論爭(zhēng)論對(duì)象經(jīng)典掌握理論現(xiàn)代掌握理論爭(zhēng)論對(duì)象數(shù)學(xué)模型爭(zhēng)論目的〔SISO〕〔MIMO〕傳遞函數(shù)頻域法、根軌跡法系統(tǒng)綜合、校正狀態(tài)方程狀態(tài)空間方法最優(yōu)掌握、系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)估量、自適應(yīng)掌握4、室溫掌握系統(tǒng)5、掌握系統(tǒng)的根本組成〔室內(nèi)空氣?！卜糯笃??！驁?zhí)行元件：直接轉(zhuǎn)變被控變量的元件稱(chēng)為執(zhí)行元件〔空調(diào)器。置稱(chēng)為傳感器或測(cè)量元件〔熱敏電阻。的元件?！蚍糯笤悍糯笃钚盘?hào)的元件。◎校正元件〔補(bǔ)償元件：構(gòu)造參數(shù)便于調(diào)整的元件，用于改善系統(tǒng)性能?！矃⒖驾斎朐矃?jù)量〔電位器。6、室溫掌握系統(tǒng)的功能框圖7、掌握系統(tǒng)中常用的信號(hào)和變量◎輸入信號(hào)：由外部加到系統(tǒng)中的變量，它不受系統(tǒng)中其他變量的影響和掌握?！蜉敵鲂盘?hào)：由系統(tǒng)或元件產(chǎn)生的變量，其中最受關(guān)注的輸出信號(hào)又稱(chēng)為被控變量〔室內(nèi)的實(shí)際溫度。◎掌握變量：掌握器的輸出信號(hào)稱(chēng)為掌握變量，它作用在掌握對(duì)象〔執(zhí)行元件、功率放大器〕上，影響和轉(zhuǎn)變被控變量〔放大器〔掌握器〕的輸出信號(hào)。◎被控變量：在掌握系統(tǒng)中被掌握的物理量是被控變量〔空氣溫度〕成正比〔熱敏電阻即溫度傳感器的輸出信號(hào)。◎給定值：又稱(chēng)為指令輸入信號(hào)，它與被控變量是同一物理單位，用來(lái)表示被控變量的設(shè)定值〔室內(nèi)溫度的設(shè)定值?！搽娢黄鞯妮敵鲭妷??！蚱钚盘?hào)：參考輸入信號(hào)與反響信號(hào)之差稱(chēng)為偏差信號(hào)e=r-?！驍_動(dòng)信號(hào)：是加于系統(tǒng)上的不期望的外來(lái)信號(hào)，它對(duì)被控變量產(chǎn)生不利的影響〔四周環(huán)境溫度的變化及房間散熱條件的變化等?！蜉斎胄盘?hào)的響應(yīng)：由某一個(gè)輸入信號(hào)產(chǎn)生的輸出信號(hào)又稱(chēng)為該輸入信號(hào)的響應(yīng)。負(fù)反響原理：將系統(tǒng)的輸出信號(hào)引回輸入端，與輸入信號(hào)相比較產(chǎn)生偏差，掌握器利用偏差的大小、正負(fù)進(jìn)展掌握，到達(dá)減小偏差、消退偏差的目的〔以偏差糾偏差〕——構(gòu)成反響掌握系統(tǒng)的核心由于有了負(fù)反響，自動(dòng)掌握系統(tǒng)便形成了一個(gè)按偏差進(jìn)展進(jìn)展掌握的閉環(huán)系統(tǒng)〔又稱(chēng)反響掌握系統(tǒng)〕自動(dòng)掌握系統(tǒng)的分類(lèi)一、開(kāi)環(huán)掌握、閉環(huán)掌握和復(fù)合掌握1、開(kāi)環(huán)掌握系統(tǒng)◎掌握器和掌握對(duì)象間只有正向掌握作用，系統(tǒng)的輸出量不會(huì)對(duì)掌握器產(chǎn)生任何影響；◎一般適合于干擾不強(qiáng)或可推測(cè)的、掌握精度要求不高的場(chǎng)合；的控制效果；◎?qū)_動(dòng)沒(méi)有抑制力量。2、閉環(huán)掌握系統(tǒng)◎系統(tǒng)輸出量對(duì)掌握作用有直接影響；◎?qū)崿F(xiàn)了按偏差掌握；◎也稱(chēng)為反響掌握；◎閉環(huán)掌握系統(tǒng)由前向通道〔掌握器和掌握對(duì)象〕和反響通道〔反響裝置〕構(gòu)成；◎反響掌握：正反響和負(fù)反響；◎通常而言，反響掌握就是指負(fù)反響掌握?！蜷]環(huán)系統(tǒng)必需考慮穩(wěn)定性問(wèn)題。特點(diǎn):輸出影響輸入，所以能減弱或抑制干擾；低精度元件可組成高精度系統(tǒng)；由于可能發(fā)生超調(diào)，振蕩，所以穩(wěn)定性很重要3、閉環(huán)系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的區(qū)分◎從系統(tǒng)構(gòu)造上看，閉環(huán)系統(tǒng)具有反向通道；◎從功能上看，閉環(huán)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：?由于增加了反響通道，系統(tǒng)的掌握精度得到了提高，假設(shè)承受開(kāi)環(huán)掌握，要到達(dá)同樣的精度，則需要高精度的掌握器，從而大大增加了本錢(qián)；?由于存在系統(tǒng)的反響，可以較好地抑制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中可能存在的擾動(dòng)和由于器件的老化而引起的構(gòu)造和參數(shù)的不確定性；?反響環(huán)節(jié)的存在可以較好地改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。4、復(fù)合掌握復(fù)合掌握就是開(kāi)環(huán)掌握和閉環(huán)掌握相結(jié)合的一種掌握，是在閉環(huán)掌握回路的根底上，附加了一個(gè)輸入信號(hào)或擾動(dòng)作用的順饋通路，來(lái)提高系統(tǒng)的掌握精度。二、線(xiàn)性掌握系統(tǒng)和非線(xiàn)性掌握系統(tǒng)線(xiàn)性掌握系統(tǒng)◎組成掌握系統(tǒng)的元件都具有線(xiàn)性特性；◎線(xiàn)性系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是具有齊次性和適用疊加原理；非線(xiàn)性掌握系統(tǒng)◎掌握系統(tǒng)中，假設(shè)至少有一個(gè)元件具有非線(xiàn)性特性；◎一般不具有齊次性，也不適用疊加原理；◎輸出響應(yīng)和穩(wěn)定性與輸入信號(hào)和初始狀態(tài)有很大關(guān)系；◎也有時(shí)變和定常系統(tǒng)之分；◎嚴(yán)格地講，確定線(xiàn)性的掌握系統(tǒng)〔或元件〕是不存在的。三、定值掌握系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和程序掌握系統(tǒng)依據(jù)輸入信號(hào)分類(lèi)，掌握系統(tǒng)可分為定值掌握系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和程序掌握系統(tǒng)。定值(恒值)掌握系統(tǒng)〔r(t)const.〕◎輸入信號(hào)是恒值，要求被控變量保持相對(duì)應(yīng)的數(shù)值不變◎室溫掌握系統(tǒng)、直流電機(jī)轉(zhuǎn)速掌握系統(tǒng)。隨動(dòng)系統(tǒng)〔r(t)不行推測(cè)〕◎系統(tǒng)的任務(wù)是使被控變量依據(jù)同樣規(guī)律變化并與輸入信號(hào)的誤差保持在規(guī)定的范圍內(nèi)；◎當(dāng)被控量為位置、角度或其導(dǎo)數(shù)時(shí)，這類(lèi)系統(tǒng)又稱(chēng)為伺服系統(tǒng)。程序掌握系統(tǒng)〔r(t)變化事先〕◎輸入信號(hào)是按的規(guī)律〔事先規(guī)定的程序〕變化；◎要求被控變量也按相應(yīng)的規(guī)律隨輸入信號(hào)變化，誤差不超過(guò)規(guī)定值；◎熱處理爐的溫控系統(tǒng)、機(jī)床的數(shù)碼加工系統(tǒng)和仿形掌握系統(tǒng)。四、連續(xù)掌握系統(tǒng)和離散掌握系統(tǒng)◎連續(xù)掌握系統(tǒng)：掌握系統(tǒng)中各局部的信號(hào)都是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)?！螂x散掌握系統(tǒng)：在掌握系統(tǒng)各局部的信號(hào)中只要有一個(gè)是時(shí)間的離散信號(hào)?！螂x散模型是計(jì)算機(jī)掌握的最主要模型。五、其他分類(lèi)方法◎集中參數(shù)系統(tǒng)和分布參數(shù)系統(tǒng)◎單輸入輸出系統(tǒng)和多輸入輸出系統(tǒng)◎時(shí)變和非時(shí)變〔定常〕系統(tǒng)◎確定性系統(tǒng)和不確定性系統(tǒng)◎有靜差和無(wú)靜差系統(tǒng)等等自動(dòng)掌握理論的進(jìn)展簡(jiǎn)史經(jīng)典掌握理論◎40~50年月形成 SISO系統(tǒng)◎基于：二戰(zhàn)軍工技術(shù)◎目標(biāo)：反響掌握系統(tǒng)的冷靜◎根本方法：傳遞函數(shù)，頻率法，PID調(diào)整器(頻域)現(xiàn)代掌握理論◎60~70年月形成 MIMO系統(tǒng)◎基于：冷戰(zhàn)時(shí)期空間技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)◎目標(biāo)：最優(yōu)掌握◎根本方法：狀態(tài)方程〔時(shí)域〕智能掌握技術(shù)◎90年月開(kāi)頭進(jìn)展◎?qū)＜蚁到y(tǒng)——姑蘇慕容◎模糊掌握——醉拳◎神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)◎推測(cè)掌握正在進(jìn)展的各個(gè)領(lǐng)域◎自適應(yīng)掌握——獨(dú)孤九劍◎大系統(tǒng)理論◎魯棒掌握——金鐘罩鐵布衫◎多率周期掌握◎非線(xiàn)性掌握〔微分幾何，混沌，變構(gòu)造〕后現(xiàn)代掌握理論80年月以后，掌握理論向廣度與深度進(jìn)展，呈現(xiàn)三個(gè)主流方向：◎大系統(tǒng)，是指規(guī)模大，構(gòu)造簡(jiǎn)單變量眾多的信息與掌握系統(tǒng)。在系統(tǒng)理論中，承受狀態(tài)方程和代數(shù)方程相結(jié)合的數(shù)學(xué)模型，狀態(tài)空間，運(yùn)籌學(xué)等相結(jié)合的數(shù)學(xué)方法。器人，智能主體等?！?1世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)、通訊、人機(jī)交互為代表的信息自動(dòng)化集成的理論與技術(shù)。對(duì)自動(dòng)掌握系統(tǒng)的根本要求一、系統(tǒng)的狀態(tài)、過(guò)程及對(duì)自動(dòng)掌握系統(tǒng)的根本要求◎?yàn)閷?shí)現(xiàn)自動(dòng)掌握，必需對(duì)掌握系統(tǒng)提出肯定的要求；◎平衡態(tài)或靜態(tài)、穩(wěn)態(tài)steadystat均不變時(shí)，系統(tǒng)輸出量也恒定不變，稱(chēng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)；◎平衡態(tài)的轉(zhuǎn)移：當(dāng)輸入量或擾動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)，反響量將與輸入量產(chǎn)生偏差，通過(guò)掌握器的作用，從而使輸出量最終穩(wěn)定，即到達(dá)一個(gè)的平衡狀態(tài)；〔transien方面：穩(wěn)、快、準(zhǔn)。穩(wěn)：掌握系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平穩(wěn)性。◎穩(wěn)定性是指掌握系統(tǒng)偏離平衡狀態(tài)后，自動(dòng)恢復(fù)到平衡狀態(tài)的力量。?線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)定性由其構(gòu)造打算，與外界因素?zé)o關(guān)；?掌握系統(tǒng)必需具有穩(wěn)定性〔系統(tǒng)正常工作的必要條件；?穩(wěn)定的掌握系統(tǒng)必定存在過(guò)渡過(guò)程；?穩(wěn)定與否通?？梢杂们€(xiàn)來(lái)描述〔如以下圖所示。◎平穩(wěn)是指動(dòng)態(tài)過(guò)程振蕩的振幅和頻率。即被控量圍繞給定值搖擺的幅度和搖擺的次數(shù)。好的動(dòng)態(tài)過(guò)程搖擺的幅度小，搖擺的次數(shù)少?？欤合到y(tǒng)的快速性，即動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)展的時(shí)間長(zhǎng)短。偏離時(shí)間越短，說(shuō)明系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度越高。準(zhǔn)：就是要求被控量和設(shè)定值之間的誤差到達(dá)所要求的精度范圍?！驕?zhǔn)確性反映了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度

r(t)◎通常掌握0精度可以用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)表示：rt)cr(c(t)——實(shí)際輸出At

e(t)=cr(t)-c(t)0 tess穩(wěn)態(tài)誤差——

lim

e(t)◎依據(jù)輸入點(diǎn)的不同，一般可以分為參考輸入穩(wěn)態(tài)誤差和擾動(dòng)輸入穩(wěn)態(tài)誤差?！蚍€(wěn)態(tài)誤差與系統(tǒng)的類(lèi)型和輸入信號(hào)有關(guān)。t有掌握軌跡要求的系統(tǒng)，還應(yīng)當(dāng)考rt(s)重。而對(duì)于同一系統(tǒng)，穩(wěn)、快、準(zhǔn)的要求是t

0 s2二、典型輸入信號(hào)為什么要爭(zhēng)論典型輸入信號(hào)？

r(t)◎掌握系統(tǒng)的輸入信號(hào)是隨機(jī)和無(wú)法事先確定的?！?yàn)榱藴y(cè)試比較掌握系統(tǒng)的性能，需要有一個(gè)共同的根底。用較為典型且簡(jiǎn)潔的函數(shù)形式表達(dá)出來(lái)的號(hào)。 t◎常用的典型輸入信號(hào)有五種。階躍函數(shù)A為常量。單位階躍函數(shù)及其拉氏變換斜坡函數(shù)A為常量。dr由于dtA ，所以又稱(chēng)等〔勻〕速度函數(shù)。rr(t)A0trr(t)0At0t0拋物線(xiàn)函數(shù)r(r(t)01t0t0R(s)1sA為常量。d2r2A

r(t)2dt2

〔勻〕0

度函數(shù)。 t單位拋物線(xiàn)函數(shù)及其拉氏變換脈沖函數(shù)式中AtA1且0，則稱(chēng)為單位脈沖函r(t)數(shù)(tt氏變換為且且0r(t)5.正弦函數(shù)12t2t0t0R(s)1s3r(t)10r(t)10t(t)0tr氏變換為0 t0及t用于頻域分析，見(jiàn)第五章。留意：◎線(xiàn)性系t)t較分析各種不同掌握系統(tǒng)的性能！◎如何確定選取哪種典型信號(hào)作為試驗(yàn)信號(hào)？ (t (t)dt1的?！蜃畛Ｓ玫牡湫洼斎胧请A躍信號(hào)。 rrt)Asin t

引言◎數(shù)學(xué)模型：用數(shù)學(xué)的方法和形式表示和描述系統(tǒng)中各變量間的關(guān)系。◎分析和設(shè)計(jì)掌握系統(tǒng)，首先要建立它的數(shù)學(xué)模型。靜態(tài)模型和動(dòng)模型(s)系或靜態(tài)特性：系統(tǒng)中各變量隨時(shí)間變化緩慢，其對(duì)時(shí)間的變化率〔導(dǎo)數(shù)〕可無(wú)視 s22不計(jì)時(shí)。?靜態(tài)模型中不含有變量對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。稱(chēng)為動(dòng)態(tài)關(guān)系或動(dòng)態(tài)特性。?掌握系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)模型絕大局部都指的是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。掌握系統(tǒng)中常見(jiàn)的三類(lèi)數(shù)學(xué)模型輸入輸出描述，或外部描述◎用數(shù)學(xué)方式把系統(tǒng)的輸入量和輸出量之間的關(guān)系表達(dá)出來(lái)。?微分方程、傳遞函數(shù)、頻率特性和差分方程。狀態(tài)空間描述或內(nèi)部描述◎不僅可以描述系統(tǒng)輸入、輸出之間的關(guān)系，而且還可以描述系統(tǒng)的內(nèi)部特性?！蛩貏e適用于多輸入、多輸出系統(tǒng)，◎也適用于時(shí)變系統(tǒng)、非線(xiàn)性系統(tǒng)和隨機(jī)掌握系統(tǒng)。圖形化表示：用比較直觀(guān)的構(gòu)造圖〔方塊圖〕和信號(hào)流圖進(jìn)展描述。舍。建立數(shù)學(xué)模型的兩種根本方法◎機(jī)理分析法◎試驗(yàn)辨識(shí)法由數(shù)學(xué)模型確定系統(tǒng)性能的主要途徑2.1線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)域數(shù)學(xué)模型目的：從時(shí)間域角度，建立系統(tǒng)輸入量〔給定值〕和系統(tǒng)輸出量〔被控變量〕之間的關(guān)系。描述：微分方程描述。一、線(xiàn)性系統(tǒng)的微分方程描述〔機(jī)理建模法〕SISO線(xiàn)性定常系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系微分方程描述的標(biāo)準(zhǔn)形式式中r(t)：系統(tǒng)的輸入信號(hào)；c(t)：輸出信號(hào)；ai(i=1,2,…n)bj(j=0,1,…m)是由系統(tǒng)的構(gòu)造參數(shù)打算的系數(shù)。列寫(xiě)系統(tǒng)微分方程的步驟①劃分不同環(huán)節(jié)，確定系統(tǒng)輸入量和輸出量；②寫(xiě)出各環(huán)節(jié)〔元件〕的運(yùn)動(dòng)方程；③消去中間變量，求取只含有系統(tǒng)輸入和輸出變量及其各階導(dǎo)數(shù)的方程；2.22.2傳遞函數(shù)(nt)1Itcn2)(t)2模型，給定外部作用1n，求解微分方程可以ac(t)ac(t)rmt)出r(m1)(tbrm2)(t1算機(jī)可快速、準(zhǔn)確2求出方程的解。b r(t)br(t)m1 m但是假設(shè)系統(tǒng)的構(gòu)造轉(zhuǎn)變或某個(gè)參數(shù)變化時(shí)，就要重列寫(xiě)并求解微分方程，不便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展分析和設(shè)計(jì)。傳遞函數(shù)的定義：線(xiàn)性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，定義為零初始條件下，系統(tǒng)輸出拉氏變換與輸入拉氏變換之比傳遞函數(shù)的特點(diǎn)和有關(guān)概念傳遞函數(shù)的概念適用于線(xiàn)性定常系統(tǒng)傳遞函數(shù)是在零初始條件下定義的傳遞函數(shù)概念主要適用于單輸入、單輸出的狀況s的有理真分式函數(shù)傳遞函數(shù)與線(xiàn)性常微分方程一一對(duì)應(yīng)傳遞函數(shù)的特征方程、零點(diǎn)和極點(diǎn)傳遞函數(shù)的三種形式傳遞函數(shù)不能反映系統(tǒng)或元件的學(xué)科屬性和物理性質(zhì)〔物理性質(zhì)和學(xué)科。G(G(s)C(s)R(s)K特點(diǎn)：輸入輸出量成比例，無(wú)失真和時(shí)間延遲。慣性環(huán)節(jié)式中為T(mén)時(shí)間常數(shù)，K為比例系數(shù) G(s)

C(s) K特點(diǎn)：含一個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)能元件，對(duì)突變的輸入，其輸出不能馬上復(fù)現(xiàn)， R(s) Ts1輸出無(wú)振蕩 G(s)Ts純微分環(huán)節(jié)特點(diǎn)：輸出量正比輸入量變化的速度，能預(yù)示輸入信號(hào)的變化趨勢(shì)。積分環(huán)節(jié) G(s)K特點(diǎn)：輸出量與輸入量的積分成正比例，當(dāng)輸入消逝，輸出具有記憶功能； s具有明顯的滯后作用；可以改善穩(wěn)態(tài)性能。二階振蕩環(huán)節(jié)n式中ζ稱(chēng)為振蕩環(huán)節(jié)的阻尼比，G(s)C(s) 1 2n

(01)T為時(shí)間常數(shù)，ωn為系統(tǒng)的自然振蕩角頻率〔無(wú)阻尼自振角頻率，并且有 。

R(s) T2s22Ts1 s22n

s2n特點(diǎn)：環(huán)節(jié)中有兩個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)能元件，并可進(jìn)展能量交換，其輸出消滅振蕩。C(C(s)G(s) esR(s)式中τ稱(chēng)為該環(huán)節(jié)的延遲時(shí)間τ☆延遲環(huán)節(jié)與慣性環(huán)節(jié)的區(qū)分：慣性環(huán)節(jié)從輸入開(kāi)頭時(shí)刻起就已有輸出，僅由于慣性，輸出要滯后一段時(shí)間才接近所要求的輸出值。0~τt=τ之后，輸出完全等于輸入。傳遞函數(shù)的構(gòu)造和各項(xiàng)系數(shù)〔包括常數(shù)項(xiàng)〕完全取決于系統(tǒng)本身構(gòu)造；與輸入信號(hào)的具體形式和大小無(wú)關(guān)；只反映了輸入和輸出之間的因果關(guān)系；不反映系統(tǒng)的任何內(nèi)部信息。掌握系統(tǒng)的零初始條件有兩層含義：t≥0t=0ˉ時(shí)輸入量及其各階導(dǎo)數(shù)均0。二是指輸入量加于系統(tǒng)之前，系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，輸出及其各階N(s)=0系統(tǒng)的特征方程，特征方程〔根〕打算著系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。N(s)s的最高階次等于系統(tǒng)的階次。☆M(s)=b0(s-z1)(s-z2)…(s-zm)=0的根s=zi(i=1,2,…,m)，稱(chēng)為傳遞函數(shù)的零點(diǎn)?！?N(s)=a0(s-p1)(s-p2)…(s-pn)=0的根s=pj(j=1,2,…,n)，稱(chēng)為傳遞函數(shù)的極點(diǎn)?！睿∠到y(tǒng)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)就是系統(tǒng)的特征根。！零點(diǎn)和極點(diǎn)的數(shù)值完全取決于系統(tǒng)的構(gòu)造參數(shù)。2.3構(gòu)造圖構(gòu)造圖〔方塊圖〕的含義掌握系統(tǒng)都是由一些元部件組成的。依據(jù)不同的功能，可將系統(tǒng)劃分為假設(shè)干環(huán)節(jié)或者叫子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)的功能都可以用一個(gè)單向性的函數(shù)方塊來(lái)表示。方塊中填寫(xiě)表示這個(gè)子系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，輸入量加到方塊上，那么輸出量就是傳遞結(jié)果。 R(s)構(gòu)造圖的組成 R(s) G(s)①構(gòu)造圖的每一元件用標(biāo)有傳遞函數(shù)的方框表示。方塊外面帶箭頭的線(xiàn)段表示這個(gè)環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)〔箭頭指向方框〕和輸出信號(hào)〔箭頭離開(kāi)方框其方向表示信號(hào)傳遞方向。

s)

C(s)②對(duì)于閉環(huán)系統(tǒng)，需引入兩個(gè)符號(hào)，分別稱(chēng)為相加點(diǎn)〔比較點(diǎn)、綜合點(diǎn)〕和分支點(diǎn)〔引出點(diǎn)、測(cè)量點(diǎn)。小結(jié)：任何系統(tǒng)都可以由信號(hào)線(xiàn)、函數(shù)方塊、信號(hào)引出點(diǎn)及求和點(diǎn)組成的方塊圖來(lái)表示。uu(t),U(s)+u(t)r(t)U(s)R(s)u(t),U(s)r(t),R(s)u(t),U(s)(a)(b)3、閉環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)造圖圖中各信號(hào)之間的關(guān)系為C(sC(s)G(s)E(s);E(s)R(s)B(s);B(s)H(s)C(s)C(s)G(s)R(s) 1G(sC(s)G(s)R(s) 1G(s)H(s)C(s)R(s)之間的傳遞函數(shù)，稱(chēng)為閉環(huán)傳遞函數(shù)E(s)B(s)GE(s)B(s)G(s)H(s)構(gòu)造圖的簡(jiǎn)化和變換規(guī)章構(gòu)造圖表示了系統(tǒng)中各信號(hào)之間的傳遞與運(yùn)算的全部關(guān)系；有時(shí)構(gòu)造圖比較簡(jiǎn)單，需簡(jiǎn)化后才能求出傳遞函數(shù)；等效原則：對(duì)構(gòu)造圖任何局部進(jìn)展變換時(shí)，變換前后該局部的輸入量、輸出量及其相互之間的數(shù)學(xué)關(guān)系應(yīng)保持不變。串聯(lián)環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)化:n個(gè)傳遞函數(shù)相乘，即G(s)G1

(s)G2

(s) Gn

(s)并聯(lián)環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)化n個(gè)環(huán)節(jié)并聯(lián)系統(tǒng)的等效傳遞函數(shù)是各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的代數(shù)和。

X(s)

1

1

＋X(s)

X(s) X(s)反響回路的簡(jiǎn)化

0 23

2 4 －＋X(s)3

G(s)G(s)G(s) 41 2 3RR(s)C(s)G(s)+-B(s)H(s)(b)C(C(s)G(s) G(s)R(s) 1G(s)H(s)+G(s)H(s)(a)(b)應(yīng)當(dāng)指出，在構(gòu)造圖簡(jiǎn)化過(guò)程中，兩個(gè)相鄰的相加點(diǎn)和分支點(diǎn)不能輕易交換承受構(gòu)造圖變換方法求取傳遞函數(shù)的步驟觀(guān)看構(gòu)造圖，適當(dāng)移動(dòng)相加點(diǎn)和分支點(diǎn)，將構(gòu)造圖變換成三種典型連接形式〔串聯(lián)、并聯(lián)和反響。對(duì)于多回路的構(gòu)造圖，先求內(nèi)回路的等效變換方框圖，再求外回路的等效變換方框圖。求出傳遞函數(shù)。第三章線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)域分析3.1動(dòng)態(tài)