控制系统的结构图及其简化
时间:2015-02-07 10:18 来源:自动控制网
一、结构图的组成
结构图:是由许多对信号进行单向运算的方框和一些信号流向线组成。 两种表示方法: (1)结构图的一端为输入信号r(t),另一端为经过系统或环节后的输出信号c(t) (2)结构图表示系统或元件输入/输出信号的拉氏变换之间的关系。此时,图中标出的是传递函数。 一个完整的结构图,包括:
(1)信号线 (2)引出点 (3)比较点 (4)方框(或环节) 将组成控制系统的各个环节的函数方框按信号流向一一联接起来,即可画出系统的方框图。 二、方框图的绘制 [例]
然后,画出各环节的函数方框图;再按信号流向将函数方框依次连接起来,即可得到系统的方框。
[思考题]怎样求传递函数C(s)/R(s)? 总结: 绘制系统方框图的步骤: (1)写出组成系统的各环节的运动方程; (2)求取各环节的传递函数; (3)根据传函画出相应的函数方框; (4)按信号流向将函数方框依次联结起来,即可得到系统的方框图。 三、结构图的等效变换和简化 1.结构图的等效变换 关键: (1)+、-反馈时的等效传递函数 (2)要求:变换前后应保持信号的等效性,即两条基本原则: 变换前后前向通路中传递函数的乘积应保持不变;回路中传递函数的乘积应保持不变。 (3)关于比较点和引出点的移动 注意:在移动前后必须保持信号的等效性,而且比较点和引出点之间一般不宜交换其位置。此外,“-”号可以在信号线上越过方框移动,但不能越过比较点和引出点。 [例1]求系统的闭环传递函数C(s)/R(s)
Step1:将G2(s)、G3(s)等效,再将G4(s)、G5(s)等效
Step2:将G2(s)G3(s)与G4(s)+G5(s)等效
Step3:继续进行等效,得:
[例2]化简并求闭环传递函数C(s)/R(s)
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