自动控制原理课件解决方案.ppt

;;;*;*;*;水温自动控制系统;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;(a) 按输入前馈补偿的复合控制;(b) 按扰动前馈补偿的复合控制;*;集中参数系统 变量仅仅是时间的函数。这类系统建立的动态数学模型通常是微分方程。 分布参数系统 变量不仅是时间函数，而且还是空间的函数。这类系统建立的动态数学模型通常是偏微分方程。如很大的蒸馏罐，温度随空间位置不同是有梯度变化的。在实际系统中，大多数系统都是分布式参数系统，但由于偏微分方程求解比较困难，因此在一定误差允许范围内，对系统作一个近似，近似为集中参数系统，这样就可以用微分方程进行分析。;*;*;*;*;*;*;*;大系统理论;*;智能控制;*;*;*;*;*;*;*;*;第二章 自动控制系统的数学模型;*;2.1 基本概念;2.2 时域模型—微分方程;*;*;例2.2 RLC电路;例2.3;*;拉氏变换法求解步骤： 1. 考虑初始条件，对微分方程中的每一项分别进行拉氏变换，得到变量s的代数方程； 2. 求出输出量拉氏变换函数的表达式； 3. 对输出量拉氏变换函数求反变换，得到输出量的时域表达式，即为所求微分方程的解。; 拉氏(Laplace)变换 定义：设函数f(t)当t=0时有定义，而且积分 存在，其中s是复数,则称F(s)是f(t)的象函数,即f(t)的拉氏变换。记为 f(t)称为 F(s)的原函数。;*;*;*;*;*;*;*;重点 建立微分方程要掌握所涉及系统的关键公式 例如：牛顿第二定律、基尔霍夫定律、质量守恒定律，刚体旋转定律等 建立的微分方程的标准形式 特点： 方法直观，但是微分方程的求解麻烦，尤其是高阶系统。;2.3 复域模型—传递函数;*;试列写网络传递函数 Uc(s)/Ur(s).;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;延滞环节 延滞时间（死区时间） 输出量相对于输入量滞后一个恒定时间;*;2.4 控制系统结构图;方框（环节） 方框表示对信号进行数学变换。方框中写入元部件或系统的传递函数。系统输出的象函数等于输入的象函数乘以方框中的传递函数或者频率特性 信号线 信号线是带有箭头的直线，箭头表示信号的流向，在直线旁边标记信号的时间函数或象函数。这里的信号引出与测量信号一样，不影响原信号，所以也称为测量点. ;*;*;*;练习 绘出RC电路的结构图。;为了便于系统分析和设计，常常需要对系统的复杂的结构图作等价变换，或者通过变换使系统结构图简化，求取系统的总传递函数。因此，结构图变换是控制理论的基本内容。;*;*;*;*;*;*;*;*;*;例2.9;*;*;*;*;*;*;2.4.3 闭环系统的结构图和传递函数;反馈通道传递函数 从输出端反送到参考输入端的信号通道，称为反馈通道 ;系统的开环传递函数 上图中将反馈的输出通路断开，反馈信号对于参考输入信号的传递函数称为开环传递函数。这时前向通路传递函数与反馈通路传递函数的乘积为该系统的开环传递函数。; 作用下系统的闭环传递函数 令 ，这时系统结构图如上图，系统传递函数为： 系统输出为：;*;*;*;*;*;*; 系统信号流图和梅逊公式 ; 支路 ; 输入节点（源节点） ; 混合节点 ; 通路 ; 回路 ; 信号流图的绘制 ;例1：根据微分方程绘制信号流图;取Ui(s)、I1(s)、UA(s)、I2(s)、Uo (s)作为信号流图的节点，其中，Ui(s)、Uo(s)分别为输入及输出节点。按上述方程绘制出各部分的信号流图，再综合后即得到系统的 信号流图。 ;a);c);Ui(s);例2：根据方框图绘制信号流图;G1(s); 梅逊公式 ;—所有不同回路的传递函数之和；;?k— 第k条前向通路特征式的余因子，即对于 流图的特征式?，将与第k 条前向通路相 接触的回路传递函数代以零值，余下的? 即为?k。 ;Ui(s);Ui(s);流图特征式为：;*;第三章 线性系统的时域分析;*;3.1.1 典型输入信号;(二) 脉冲函数;*;（三）斜坡函数;（四）抛物线函数;（五）正弦函数;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;*;3.5.4 减小或消除稳态误差的方法;*;*;*;*;*;*;*;*;