控制系统的结构图
时间:2014-12-27 16:38 来源:自动控制网
| 在控制工程中，为了便于对系统进行分析和设计，常将各元件在系统中的功能及各部分之间的联系用图形来表示，即结构图和信号流图。 1 结构图 结构图也称方块图或方框图，具有形象和直观的特点。系统结构图是系统中各元件功能和信号流向的图解，它清楚地表明了系统中各个环节间的相互关系。 构成结构图的基本符号有四种：信号线，比较点，方框，引出点。  系统结构图的构成 对于一个系统在清楚系统工作原理及信号传递情况下，可按结构图的基本连接形式，把各个环节的结构图，连接成系统结构图。 环节间的连接 环节的连接有串联、并联和反馈三种基本形式。 1.串联:在单向的信号传递中，若前一个环节的输出就是后一个环节的输入，并依次串接，这种联接方式称为串联。  n个环节串联后总的传递函数  2.并联:若各个环节接受同一输入信号而输出信号又汇合在一点时，称为并联。  环节的并联  总的传递函数为  3.反馈：若将系统或环节的输出信号反馈到输入端，与输入信号相比较，就构成了反馈连接，如图所示。如果反馈信号与给定信号极性相反，则称负反馈连接。反之，则为正反馈连接，若反馈环节H(s)=1称为单位反馈。  反馈连接后，信号的传递形成了闭合回路。通常把由信号输入点到信号输出点的通道称为前向通道；把输出信号反馈到输入点的通道称为反馈通道。 对于负反馈连接，给定信号r(t)和反馈信号b(t)之差，称为偏差信号e(t) 即  通常将反馈信号B(s)与误差信号E(s)之比，定义为开环传递函数，即 开环传递函数=  输出信号C(s)与偏差信号E(s)之比，称为前向通道传递函数，即 前向通道传递函数=  而系统输出信号C(s)与输入信号R(s)之比称为闭环传递函数，记为Φ(s)或GB(s)。  得闭环传递函数为  对于正反馈连接，则闭环传递函数为  结构图的变换和简化 有了系统的结构图以后，为了对系统进行进一步的分析研究，需要对结构图作一定的变换，以便求出系统的闭环传递函数。结构图的变换应按等效原则进行。所谓等效，即对结构图的任一部分进行变换时，变换前、后输入输出总的数学关系式应保持不变。除了前面介绍的串联、并联和反馈连接可以简化为一个等效环节外，还有信号引出点及比较点前后移动的规则。  |
