《控制系统元》PPT课件.ppt

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1、控制工程导论,讲授：卢 京 潮作者：周 雪 琴 张 洪 才出版：西北工业大学出版社,控制工程导论,本次课程作业(7),2 4,控制工程导论,（第 7 讲）第二章 物理系统的数学模型 2.1 引言 2.2 元件和系统运动方程的建立 2.3 运动方程的线性化 2.4 控制系统的元件 2.5 用拉普拉斯变换方法解微分方程 2.6 传递函数 2.7 结构图等效变换及梅逊公式 2.8 反馈控制系统的传递函数,控制工程导论,（第 7 讲）第二章 控制系统的数学模型 2.5 用拉普拉斯变换方法解微分方程 2.6 传递函数,本课程的任务与体系结构,2.5 用拉普拉斯变换方法解微分方程（1）,例1 R-C 电路

2、计算,(1)输入 u r(t),2.5 用拉普拉斯变换方法解微分方程（2）,(2)初始条件,(3)系统的结构参数,规定 r(t)=1(t),规定0 初始条件,自身特性决定系统性能,影响系统响应的因素,2.6 传递函数（1）,2.6.1 传递函数的定义,在零初始条件下，线性定常系统输出量拉氏变换与输入量拉氏变换之比。,2.6.2 传递函数的标准形式,微分方程一般形式：,拉氏变换：,传递函数：,首1标准型：,尾1标准型：,2.6 传递函数（2）,例2 已知,将其化为首1、尾1标准型，并确定其增益。,解.,首1标准型,尾1标准型,增益,2.6 传递函数（3）,2.6.3 传递函数的性质(1)G(s)

3、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。,例3 已知某系统在0初条件下的阶跃响应为：试求：（1）系统的传递函数；（2）系统的增益；（3）系统的特征根及相应的模态；（4）画出对应的零极点图；（5）求系统的单位脉冲响应；（6）求系统微分方程；（7）当 c(0)=-1,c(0)=0;r(t)=1(t)时，求系统的响应。解.（1）,2.6 传递函数（4）,2.6 传递函数（5）,(2),(4)如图所示,(3),(5),(6),2.6 传递函数（6）,（7）,其中初条件引起的自由

4、响应部分,（1）原则上不反映非零初始条件时系统响应的全部信息；（2）适合于描述单输入/单输出系统；（3）只能用于表示线性定常系统。,2.6 传递函数（7）,例8 线性/非线性，定常/时变系统的辨析,2.6.4 传递函数的局限性,课 程小 结,2.6.3 传递函数的性质,2.6.1 传递函数的定义,2.6.2 传递函数的标准形式,2.6.4 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。,控制工程

5、导论,本次课程作业(7),2 4,谢谢！,控制工程导论,讲授：卢 京 潮作者：周 雪 琴 张 洪 才出版：西北工业大学出版社,控制工程导论,本次课程作业(8),2 5,控制工程导论,（第 8 讲）第二章 物理系统的数学模型 2.1 引言 2.2 元件和系统运动方程的建立 2.3 运动方程的线性化 2.4 控制系统的元件 2.5 用拉普拉斯变换方法解微分方程 2.6 传递函数 2.7 结构图等效变换及梅逊公式 2.8 反馈控制系统的传递函数,控制工程导论,（第 8 讲）第二章 控制系统的数学模型 2.4 控制系统的元件,课堂回顾,2.6.3 传递函数的性质,2.6.1 传递函数的定义,2.6.2

6、 传递函数的标准形式,2.6.4 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。,2.4.1 控制系统的元件,控制系统元件,典型环节,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，则部件的传递函数不同任一传递函数都可看作是典型环节的组合,控制系统的数学模型,2.4.1 控制系统的元件及传递函数（1）电位计（2）电桥式误差角检测器（3）自整角机（4）测速发电机（交流，直流）（5）电枢控制式直流电动机（6）两相异步电动机（7）齿轮系,课堂小结（1）,课程小结（2）,2.4.2 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,控制工程导论,本次课程作业(8),2 5,谢谢！,