自动控制理论信号流程图补充

自 动 控 制 原 理第 二 章 控 制 系 统 的 数 学 模 型 1.1 引 言 1.2 控 制 系 统 的 时 域 数 学 模 型 1.3 控 制 系 统 的 复 域 数 学 模 型 1.4 控 制 系 统 的 结 构 图 及 其 等 效 变 换 2.5 控 制 系 统 的 信 号 流 图 2.6 控 制 系 统 的 传 递 函 数 课 堂 回 顾 2.3.3 传 递 函 数 的 性 质 2.3.1 传 递 函 数 的 定 义 2.3.2 传 递 函 数 的 标 准 形 式 2.3.4 传 递 函 数 的 局 限 性控 制 系 统 模 型 微 分 方 程 （ 时 域 ）传 递 函 数 （ 复 域 ） (1) G (s) 是 复 函 数 ； (2) G (s) 只 与 系 统 自 身 的 结 构 参 数 有 关 ； (3) G (s) 与 系 统 微 分 方 程 直 接 关 联 ； (4) G (s) = L k(t) ； (5) G (s) 与 s 平 面 上 的 零 极 点 图 相 对 应 。 课 程 回 顾 （ 2）K 11 Ts 121 22 TssT s s1 1s 1222 ss 2.3.3 典 型 环 节 （ 1） 比 例 环 节 （ 2） 微 分 环 节 （ 3） 积 分 环 节 （ 4） 惯 性 环 节 （ 5） 振 荡 环 节 （ 6） 一 阶 复 合 微 分 环 节 （ 7） 二 阶 复 合 微 分 环 节 2.3.3 典 型 环 节 (1) 环 节 ： 具 有 相 同 形 式 传 递 函 数 的 元 部 件 的分 类 。 典 型 环 节 及 其 传 递 函 数 .doc 不 同 的 元 部 件 可 以 有 相 同 的 传 递 函 数 ； 若 输 入 输 出 变 量 选 择 不 同 ， 同 一 部 件 可 以有 不 同 的 传 递 函 数 ； 任 一 传 递 函 数 都 可 看 作 典 型 环 节 的 组 合 。 2.3.3 典 型 环 节 (2)传 递 函 数 都 可 看 作 典 型 环 节 的 组 合 )12)(1( )12()( 22 ssTss sKsG 负 载 效 应 问 题 控 制 系 统 的 数 学 模 型 2.4 控 制 系 统 的 结 构 图 及 其 等 效 变 换 2.4.1 结 构 图 的 组 成 及 绘 制 .doc 2.4.2 结 构 图 等 效 变 换 规 则 .doc 控 制 系 统 的 数 学 模 型 2.4 控 制 系 统 的 结 构 图 及 其 等 效 变 换 (1) 2.4.1 结 构 图 的 组 成 及 绘 制 2.4 控 制 系 统 的 结 构 图 及 其 等 效 变 换 (1) 2.4.2 结 构 图 等 效 变 换 规 则结 构 图 等 效 变 换 举 例 2.5 控 制 系 统 的 信 号 流 图 2.5.1 信 号 流 图 与 结 构 图 的 对 应 关 系 信 号 流 图 结 构 图 源 节 点 输 入 信 号 阱 节 点 输 出 信 号 混 合 节 点 比 较 点 ， 引 出 点 支 路 环 节 支 路 增 益 环 节 传 递 函 数 前 向 通 路 回 路 互 不 接 触 回 路 信 号 流 图 与 结 构 图 的 转 换 （ 1）控 制 系 统 信 号 流 图 （ 1） 信 号 流 图 结 构 图控 制 系 统 结 构 图 信 号 流 图 与 结 构 图 的 转 换 （ 2）控 制 系 统 结 构 图 （ 2） 结 构 图 信 号 流 图系 统 信 号 流 图 2.5.2 梅 逊 （ Mason） 增 益 公 式kn1k kP1G(s) fedcba LLLLLL1n kP aL cbLL fed LLLk Mason公 式 : 特 征 式 前 向 通 路 的 条 数 第 k条 前 向 通 路 的 总 增 益 所 有 不 同 回 路 的 回 路 增 益 之 和 两 两 互 不 接 触 回 路 的 回 路 增 益 乘 积 之 和 互 不 接 触 回 路 中 ， 每 次 取 其 中 三 个 的 回 路 增 益 乘 积 之 和 第 k条 前 向 通 路 的 余 子 式 (把 与 第 k条 前 向 通 路 接 触 的 回 路 去 除 ， 剩 余 回 路 构 成 的 子 特 征 式 Mason 公 式 （ 1）例 1 求 传 递 函 数 C(s)/R(s)控 制 系 统 结 构 图 例 1 求 C(s)/R(s) 2321 HGG 354 HGG 443 HGG 1654321 HGGGGGG )( 354232 HGGHGG 32543216543214433542321 HHGGGGHGGGGGGHGGHGGHGG 6543211 GGGGGGP 11 3254321654321443354232 6543211)( HHGGGGHGGGGGGHGGHGGHGG GGGGGGs Mason 公 式 （ 2）例 2 求 传 递 函 数 C(s)/R(s) 控 制 系 统 结 构 图 例 2 求 C(s)/R(s) 1211 HGG 232 HGG 321 GGG 24HG 41GG 41243212321211 GGHGGGGHGGHGG 3211 GGGP 11 4124321232121 41321)( GGHGGGGHGGHGG GGGGGs 412 GGP 12 Mason 公 式 （ 3）例 3 求 传 递 函 数 C(s)/R(s) 控 制 系 统 结 构 图 例 3 求 C(s)/R(s)151 RCs 2)( 16 RCS 3)( 1RCs31 )( 1RCsP 11 1)(6)(5)( 1)( 23 RCsRCsRCss Mason 公 式 （ 4）例 4 求 传 递 函 数 C(s)/R(s) 控 制 系 统 结 构 图 例 4 求 C(s)/R(s) 11 H 1G 2G 21GG 3G 3G 13HG 13212111 HGGGGGH 211 GGP 11 32 GP 12 1 H 1321211 13211 )1()( HGGGGGH HGGGs Mason 公 式 （ 5）例 5 求 传 递 函 数 C(s)/R(s) 控 制 系 统 结 构 图 例 5 求 C(s)/R(s)221 HG 14321 HGGGG 1421 HGGG 142114321221 HGGGHGGGGHG 1143211 GGGGP 1 24212 GGGP 1354323 GGGGP 145424 GGGP 156435 GGGP 1642266 GGHGP 14211432122 264264354254324214321 1)( HGGGHGGGGHG HGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGs Mason 公 式 （ 6）控 制 系 统 结 构 图例 6 求 传 递 函 数 C(s)/R(s), C(s)/N(s) 例 6 求 C(s)/R(s), C(s)/N(s)HG21 21GG 31GG HGGGGGGGHG 321312121 1 1211 GGP HGGGP 22312 1 HGGGGGGGHG GGGGs 32131212 31211)( HGP NN 211 11 122142 NN GGGP HGGGGP NN 233143 1 HGGGGGGGHG GGGHGGGGsN 32131212 42124311 )1)(1()( HGGG 321 2.6 控 制 系 统 的 传 递 函 数1. 开 环 传 递 函 数2. 输 入 r(t) 作 用 下 的 闭 环 传 递 函 数 控 制 系 统 的 传 递 函 数3. 干 扰 n(t) 作 用 下 的 闭 环 传 递 函 数4. 系 统 的 总 输 出 C(s) 及 总 误 差 E(s) 控 制 系 统 的 传 递 函 数 (例 )例 7 系 统 结 构 图 如 右 图 所 示 ， 求 当 输 入 r(t) = 1(t) 干 扰 n(t) =d(t) 初 条 件 c(0) = -1 c(0) = 0 时 系 统 的 总 输 出 c(t) 和 总 误 差 e(t)。 求 解