iData_自动控制系统动态结构图的绘制方法_王瑞云
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自动控制原理第六讲
（2） 并联环节的等效 ）
X c ( s) X1 ( s) ± X 2 ( s) G ( s) = = = G1 ( s ) ± G2 ( s ) X r ( s) X r ( s)
同理， 个环节并联的等效传递函数为 个环节并联的等效传递函数为： 同理，n个环节并联的等效传递函数为：
G ( s) = ∑G j ( s)
j =1
n
并联连接的等效传递函数等于各传递函数的代数和。 并联连接的等效传递函数等于各传递函数的代数和。
（3）反馈环节的等效 ）
图可得： 由 C 图可得：
Yc ( s ) = G ( s ) E ( s ) ; B ( s ) = Yc ( s ) H ( s ) ; E ( s ) = X r ( s ) − B ( s )
1. 环节的合并
-
（a）环节的串联（b）环节的并联（c）反馈连接 ）环节的串联（ ）环节的并联（ ） 串连环节的等效 并联环节的等效 反馈环节的等效
（1） 串连环节的等效 ）
各环节的传递函数为： 各环节的传递函数为：
X1 ( s) X 2 ( s) Xc ( s) G1 ( s ) = ; G2 ( s ) = ; G3 ( s ) = X r ( s) X1 ( s) X 2 ( s)
等效的总的传递函数为： 等效的总( s) X 2 ( s) X c ( s) G ( s) = = X r ( s) X r ( s) X1 ( s) X 2 ( s) = G1 ( s ) G2 ( s ) G3 ( s )
由串联环节组成的系统， 由串联环节组成的系统，当忽略其 负载效应时， 负载效应时，等效环节的传递函数为各 个环节的传递函数之积。 若有n个环 个环节的传递函数之积。 若有 个环 节相串联，当忽略负载效应时， 节相串联，当忽略负载效应时，则等效 环节总的传递函数为： 环节总的传递函数为：
动态结构图
H1
特别提醒：熟知典型形式
串 联 G1 G2
并 联 G1
反 馈 G
G2
H
G1 G2
G1 G2
G 1+ G H
总之，框图简化的一般方法是： 移动引出点或比较点； 进行方框运算； 将串联、并联、反馈连接的框图合并； 在简化过程中必须遵循的原则是，交换 前后变量关系保持等效。
五 梅森（Mason）增益公式
1 n p pk k k 1 p 总增益 pk 第K 条前相通道的通路增益 --信号流图的特征式,即 1- L a Lb Lc Ld Le L f .......
a bc def
其中: L a 所有回路增益之和
L L
b
a
c
每两互不接触回路增益乘积之和
H(S) Y(S)
一、系统的开环传递函数
定义为把主反馈通道断开，得到的传递函数
B( s ) Gk ( s) G1 ( s)G2 ( s) H ( s) E ( s)
二、输入作用下系统的闭环传递函数
G1 (s)G2 (s) Y ( s) ( s ) R(s) 1 G1 ( s)G2 ( s) H ( s)
以上6种是常见的基本典型环节的数学模型
1）是按数学模型的共性建立的，与系统元件不 是一一对应的；
2）同一元件，取不同的输入输出量，有不同的 传递函数，有不同的传递函数； 3）环节是相对的，一定条件下可以转化；
4）基本环节适合线性定常系统数学模型描述。
2－5 控制系统的传递函数
N(S) R(S) E(S) G1(S) X1(S) X2(S) G2(S) B(S)
1 三种典型形式可直接用公式
2 相邻比较点可互换位置
动态结构图
R(s)
C(s)
G(s)
C(s) = G(s)R(s)
2）结构图的基本作用：
(a) 简单明了地表达了系统的组成和相互联系，可 以方便地评价每一个元件对系统性能的影响。
(b) 信号的传递严格遵照单向性原则，对于输出对 输入的反作用，通过反馈支路单独表示。
(c) 对结构图进行一定的代数运算和等效变换，可 方便地求出整个系统的传递函数。
3.反馈联接
首尾相联，形成一个 闭合回路，这种联接方 式称为反馈联接。
R(s)为系统的输入信号， C(s)为系统的输出信号；B(s)为系统的反馈信号 。
前向通道中的环节G(s)称为前向环节；反馈通道 中的H(s)称为反馈环节。 反馈方式分为正反馈和负反馈两类
(3)将这些方框依次连接起来得图。
U1(s) +﹣
U2(s)
1 I(s) … I(s) 1 U2(s)
R
Cs
U1
﹣ U2
1I R
1 U2 Cs
例：试绘制如图所示两级RC滤波电路的 动态结构图。
U1
﹣ U2
1I R
1 U2 Cs
(2)取拉氏变换，在零初始条件下，表示成方框形式
U1(s) I(s)R U2(s)
1
U2(s) Cs I(s)
(3)将这些方框依次连接起来得图。
U1(s) +﹣
U2(s)
1 I(s) … I(s) 1 U2(s)
R
Cs
U1
﹣ U2
1I R
1 U2 Cs
1）建立各元件的微分方程
2）将各元件的微分方程进行拉氏变换，并 改写成以下相乘形式
[ur
(s)
u1 (s)]
§3-4 动态结构图
U 0 ( s) U i ( s) I ( s) 1 2、系统结构（方框）图的绘制 1 R sC 例1：下图是一电容C经电阻 R充电电路。设输入端电压 uo ( t ) 为输入量，输出端电压为输出量，试绘制系统方框图 U ( s)
0
（1）根据基尔霍夫定理，系统的因果方程组为：
Ri ( t ) ui ( t ) u0 ( t ) ui ( t ) 1 C u0 ( t ) u0 ( t ) i ( t )dt C （2）在零初始条件下，对上两式进行拉氏变换，得：
C (s) U (s) C (s) G(s) G1 (s)G2 (s) R( s ) R( s ) U ( s )
两个传递函数串联的等效传递函数，等于该串 联传递函数的乘积
• 并联连接 两个或多个方框，具有同一个输入，而以各方 框输出的代数和为总输出。
R( s )
G1 ( s ) G 2 (s)
系统闭环传 递函数为：
G1G2G3 G3G4 C ( s) ( s ) R( s ) 1 G 2G 3 H
补充规则
在进行方框图化简变换时,如果回路具备下述两个条件： G1; G2G3G4 C ( s) 1 、整个方框图只有一个前向通道 ( s ) 2、各个反馈回路间存在公共的传递函数方框。 R( s ) 1 G2G3 H 2 G3G4 H 3 G1G2G3G4 H 1 则含有多回路的反馈系统的闭环传递函数可按下式求取：
随动系统结构图
三、结构（方框）图的等效变换
1．环节的合并 • 串联连接 方框与方框首尾相连，前一方框的输出就是 后一方框的输入，前后方框之间无负载效应。 串联 连接 并联 连接 反馈 连接
R( s )
自动控制理论-04动态结构图分析
R(s)
R(s)
G1 (s) G2 (s) Gn (s)
3.反馈：若将系统或方框的输出信号引回到输入 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。
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
c(t)=Kr(t)
比例环节的传递函数为
G(s) C(s) K R(s)
式中K为常数，称为比例环节的放大系数或 增益。
(2). 惯性环节(非周期环节)
惯性环节的动态方程是一个一阶微分方程
T dc(t) c(t) r(t) dt
其传递函数为
G(s) C(s) 1 R(s) Ts 1
式中 T—— 惯性环节的时间常数
H1
G3
G4
H3
1 G4
G3 a G4 b
H3
例5
向同类移动
G3
G1
G2
H1
G3
G1
G2
G1 H1
例6
拆分交错集
G4
G1
G2
G3
H1
H3
H1
H3
例7 化简系统结构图
H 1(s)
-
R(s)
-
G1(s)
-
G 2(s)
C(s)
R(s)
-
R(s)
- G1(s)
-
H 1(s)
G1(s)
G 2(s)
G 2(s)
Q(s) 1/G(s)
综合点移动前后，分出支路信号保持不变。
结论：综合点前移时，必须在移动的支路 中，串入具有相同传递函数倒数的函数框； 综合点后移时，必须在移动的支路中，串入 具有相同传递函数的函数方框。
一、动态结构图的概念 自动控制原理
综合点后移等效关系图
R(s)
Q(s)
C(s)
G(s)
R(s) G(s)
C(s)
Q(s)
G(s)
综合点前移
R(s)
G(s)
C(s)
Q(s)
R(s)
C(s)
G(s)
？ Q(s)
综合点前移证明推导（移动前）
R(s)
C(s)
G(s)
Q(s)
C(s) R(s) G(s) Q(s)
综合点前移证明推导（移动后）
－
G1 ( s )
H2(s)
－
G2 ( s)
2
3 BC
－ G3(s) A G4(s)
C(s)
H3(s)
H1(s)
例2-6 （解题方法四）
• 引出点B前移
R(s) 1
举例说明
例2-6：系统动态结构图如下图所示，试求 系统传递函数C(s)/R(s)。
R(s)
G1 ( s )
－
H2(s)
－
G2 ( s )
－
G3 ( s )
C(s)
G4 ( s )
H3(s)
H1(s)
例2-6 （例题分析）
• 本题特点：具有引出点、综合交叉点 的多回路结构。
例2-6 （解题思路）
C(s)
G(s)
C(s) [R(s) Q(s)]G(s)
综合点后移证明推导（移动后）
R(s) G(s)
C(s)
？ Q(s)
C(s) R(s) G(s) Q(s) ?
综合点后移证明推导（移动前后）
R(s) Q(s)
C(s)
动态结构图
• 并联连接
两个或多个方框，具有同一个输入，而以各方
框输出的代数和为总输出。
R(s)
G1 (s)
C1(s)
C(s)
R(s) G1(s) G2(s) C(s)
G2 (s) C2(s) C1(s) G1(s) R(s)
C(s) C1(s) C2(s) G1(s)R(s) G2 (s)R(s)
U0(s)
I(s)
I(s) 1 U0(s) sC
（3）最后将各方框按信号关系正确连接起来，使得 系统结构（方框）图相同的信号连接起来。
例2：如图所示为电枢控制直流伺服电机。由控制 输入电压开始，系统的因果方程为：
K LE(as)
dia dt
Raia
1
I
e
a (s)
eb
Tm KT iaLa s Ra
(d) Eb (s) Kbsm (s)
(e) J ms2m (s) fmsm (s) M (s) M L (s)
m (s)
M (s) M L (s) Jms2 fms
(f) M (s) Ka Ia (s)
(g) C(s) nm (s)
随动系统结构图
三、结构（方框）图的等效变换
1．环节的合并 • 串联连接
（1）根据基尔霍夫定理，系统的因果方程组为：
Ri(t )
u0 (t )
ui 1
C
(
t
) u0 (t i(t )dt
)
R ui (t )
C u0 (t )
（2）在零初始条件下，对上两式进行拉氏变换，得：
I
(
s)
U
0
(
s)
1 [U R 1
sC
第2讲控制系统的表达方法
反变换首先要对F(S)进行分部分式
F(S) 2 s(s 2)
f(t) L 1 [ 2 ] L 1 [11] 1 (t) e 2 t s(s 2 ) s s 2
复数复习
1、复数的物理意义： 等速旋转运动形成圆周。圆周上点的高度随时间变化的轨
迹即是正弦波形,该点前行距离随时间变化轨迹也是余弦波形。 复数将圆周运动与正弦运动的表达联系起来,并可以进行多个 运动的量化计算.
其他专用工程设计仿真平台
2.1 拉普拉斯变换表达
一、 控制系统的微分方程
现实事物随时间变化的动态过程，总是用各种微 分方程表达。
微分方程的列写要有各种物理的、化学的、生物 的、经济的、社会的具体知识和规律。
微分方程的求解一般要计算积分。
描述系统或元件的动态特性的数学表达式叫做系 统或元件的数学模型
(t)dt 1
(t) (1)
0
3. 单位冲激函数的延迟 (t-t0)
(t t0) 0 (t t0)
(t
t0)dt
1
(t-t0)
（1）
0
t0
t t
典型信号的拉氏变换—只需记住打钩的
冲激信号 阶跃信号 斜坡信号
指数信号
教材表2-1 和附录B
《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 10
典型信号的拉氏变换（2）
正弦信号 余弦信号
《自动控制原理》国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所 11
求出下列f(t)的象函数。 1） f(t)5e2t 1(t)
F(S) 5 1 4s2 s2 s s(s2)
2） f(t)etco2ts2si2nt
自动控制系统动态结构
现代控制理论阶段
20世纪60年代末至70年代，以状 态空间法为基础，研究多输入多 输出系统、非线性系统、时变系 统的控制问题。
智能控制理论阶段
20世纪80年代末至今，以人工智 能、模糊逻辑、神经网络等为基 础，研究具有高度智能化和自主 决策能力的控制系统。
02
动态结构的基本概念
状态与状态变量
状态
状态空间设计法
基于控制系统的状态空间模型，通过状态 反馈和状态观测实现系统控制和优化。
控制系统的优化设计
多目标优化
在满足系统稳定性和其他性能指标的前提下 ，对多个目标进行优化，如控制精度、调节 时间、能耗等。
自适应控制
根据系统参数和外部环境的变化，自适应调整控制 器参数，实现最优控制效果。
鲁棒控制
准确性
控制系统应具有较高的控制精度，减小输 出误差，提高控制质量。
抗干扰性
控制系统应具有较强的抗干扰能力，减小 外部干扰对系统性能的影响。
控制系统的设计方法
解析设计法
基于控制系统的数学模型，通过解析方法 设计控制器，实现系统性能的最优。
频率设计法
利用频率特性进行控制系统设计，通过频 率响应分析确定系统参数。
对于线性时不变的离散时间系统 ，可以采用劳斯-赫尔维茨稳定 性判据进行稳定性分析。
除了判据法，还可以采用频域分 析法、根轨迹法等方法进行稳定 性分析。
06
控制系统设计
控制系统的设计原则
稳定性
控制系统应具备稳定性，避免因外部干扰 或内部参数变化而产生不稳定行为。
快速性
控制系统应快速响应输入信号的变化，减 小调节时间和超调量。
考虑系统的不确定性和干扰，设计具有鲁棒 性的控制器，提高系统对不确定性的适应能 力。
自动控制系统动态结构图的绘制方法
自动控制系统动态结构图的绘制方法
王瑞云
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2010(000)018
【摘要】本文介绍了自控动制系统动态结构图的绘制方法,并以闭环调速系统为例来说明系统结构图的绘制过程.
【总页数】1页(P391)
【作者】王瑞云
【作者单位】渤海船舶职业学院
【正文语种】中文
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iData_自动控制系统动态结构图的绘制方法_王瑞云
科技信息
专题论述
调宽基础和学科的系统性、完整性。职业教育模式仿照这种模式进行体 系设置，近几年经济的发展，这种课程体系已不能适应社会的发展，课 程体系改革在大规模全面展开。结合当今学生特点和建筑业的需要，建 立和完善科学的课程体系应结合建筑业整个生产过程，使所设置的课 程和企业需求相适应，打破学科体系，摆脱学科式体系的束缚，确定培 养目标，发展学生职业能力，按企业生产过程和岗位能力需求设置课 程，使学生在校期间真正获得职业能力的培养，上岗后马上能胜任工作 需要，具有较强的就业竞争能力、从业能力、岗位适应能力和发展创新 能力。围绕职业能力培养，建立和完善以能力为本位、以专业技能为核 心的教学体系，加大课程整合力度，积极开发与实际需求相符的校本教 材，完善职业能力的考核体系，建立以能力为核心的教学质量评价体 系。
４、利用先进现代化教学手段进行课堂教学以利于提高中职学生职 业能力提高其就业率
以往常规课堂教学只是教师手拿粉笔在黑板上写或画，再进一步 用些模型或录像片等手段给学生讲课，可现代学生已发生极大变化，只 是干听老师讲而不能随之练习其上课注意力不能始终保持集中听课性 趣大打折扣，效果很是不好。充分利用现代中职学生所关注的感兴趣的 事或活动方式，调动学生能主动的学习。所以利用现代化教学手段如开 发计算机课件把教学内容编写成类似流行电子游戏，采用模拟仿真方 式，以后发展可以编成三 Ｄ 或四 Ｄ 形式，刺激学生学习学校兴趣，学生 可以随时反复在计算机上练习课堂所学内容，不断提高知识水平，最后 全部过关，知识随之也就掌握了。总之，要不断开发和利用现代化教学 手段提高教学质量用以提高中职学生职业能力提高就业率。
自动控制系统动态结构图的绘制方法
渤海船舶职业学院 王瑞云
［摘 要］本文介绍了自控动制系统动态结构图的绘制方法，并以闭环调速系统为例来说明系统结构图的绘制过程。 ［关键词］自动控制 结构图 信号传递
专题论述
调宽基础和学科的系统性、完整性。职业教育模式仿照这种模式进行体 系设置，近几年经济的发展，这种课程体系已不能适应社会的发展，课 程体系改革在大规模全面展开。结合当今学生特点和建筑业的需要，建 立和完善科学的课程体系应结合建筑业整个生产过程，使所设置的课 程和企业需求相适应，打破学科体系，摆脱学科式体系的束缚，确定培 养目标，发展学生职业能力，按企业生产过程和岗位能力需求设置课 程，使学生在校期间真正获得职业能力的培养，上岗后马上能胜任工作 需要，具有较强的就业竞争能力、从业能力、岗位适应能力和发展创新 能力。围绕职业能力培养，建立和完善以能力为本位、以专业技能为核 心的教学体系，加大课程整合力度，积极开发与实际需求相符的校本教 材，完善职业能力的考核体系，建立以能力为核心的教学质量评价体 系。
４、利用先进现代化教学手段进行课堂教学以利于提高中职学生职 业能力提高其就业率
以往常规课堂教学只是教师手拿粉笔在黑板上写或画，再进一步 用些模型或录像片等手段给学生讲课，可现代学生已发生极大变化，只 是干听老师讲而不能随之练习其上课注意力不能始终保持集中听课性 趣大打折扣，效果很是不好。充分利用现代中职学生所关注的感兴趣的 事或活动方式，调动学生能主动的学习。所以利用现代化教学手段如开 发计算机课件把教学内容编写成类似流行电子游戏，采用模拟仿真方 式，以后发展可以编成三 Ｄ 或四 Ｄ 形式，刺激学生学习学校兴趣，学生 可以随时反复在计算机上练习课堂所学内容，不断提高知识水平，最后 全部过关，知识随之也就掌握了。总之，要不断开发和利用现代化教学 手段提高教学质量用以提高中职学生职业能力提高就业率。
自动控制系统动态结构图的绘制方法
渤海船舶职业学院 王瑞云
［摘 要］本文介绍了自控动制系统动态结构图的绘制方法，并以闭环调速系统为例来说明系统结构图的绘制过程。 ［关键词］自动控制 结构图 信号传递
自动控制系统 动态结构图
第四节 动态结构图
（3）反馈连接 环节的反馈连接等效变换：
R(s) E(s) G(s) C(s)
R(s)
B(s)
H(s)
C(s) G(s) 1±G(s)H(s)
根据框图得： R ( s ) E(s)= 1 ± G (s )H (s )
C (s)=E(s)G(s)
±
– B(s) E(s)=R(s) + – E(s)G(s)H(s) =R(s) + C(s) G ( s ) R(s) =1±G(s)H(s) 等效
1 2
第四节 动态结构图
例 求系统的闭环传递函数 。 解: L1=G3H1
R(s)
_
L2=–G1H1 L3=–G1G2 Δ =1 +G1G2+G1H1–G3H1 P1=G1G2 Δ1=1– G3H1
+ +
G2 G1 L2 G3 + + L3 L1 H1
C(s)
C(s) = G1G2 (1– G3H1) R(s) 1+G1G2+G1H1–G3H1
第四节 动态结构图
(2) 并联 两个环节的并联等效变换：
R(s) G1(s) C1(s) + C(s)
R(s)
G1(s)+G2(s)
C(s)
+ G2(s) C2(s)
n 2(s) C1(s)=R(s)G1(s) C2(s)=R(s)G G (s)=Σ Gi (s) n 个环节的并联 i= 1)G2(s) C(s)=C1(s)+C2(s) =R(s)G1(s)+R (s C ( s ) G(s)= R(s) =G1(s)+G2(s) 等效
Ud(s)
闭环控制系统的动态结构
Ir
s
Ur s
R0
Ic
s
Uk s
R1
+1 C1s
Uk s1s 1+1sR1
式中： 1 R1C1
1
I f (s)
1 2
U f (s)
1
R0
+
C0s C0s +
1
2 1
2
R0 R0
C0s
C 0s
+
1 2
R0
U f (s) R0 U f (s) 1
1+
1 4
R0C 0s
1 + T0s
R0
ur
R2 uc
I1
(
s
)
U1(s) R1
I2 (s) U1(s)Cs
U1(s) Ur (s) Uc(s)
U1(s) 1 I1(s)
R1
U1(s) CS I2(s)
Ur(s) +
U1(s) Uc(s)
I1(s) +
I(s) + I2(s)
I(s)
R2
U c(s)
U1(s) 1 I1(s)
R1
Ur(s) +
E i(s)
-
1
1
E o(s)
R
Cs
例: 绘制如图所示 RC无源网络的方框图：
i2 C
i i 1 R1
ur
R2
uc
i2 C
i i1 R1
ur
R2 uc
Uc (s) I(s)R2
I(s)
R2
U c(s)
I(s) I1(s) + I2 (s)
I1(s) +
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— ７８７ —
３、进行校企合作的人才培养机制以利于提高中职学生职业能力提 高其就业率
构建以职业能力为核心的人才培养模式，实践教学起着关键的作 用。应该说实践教学是培养职业能力的主要途径，而在企业进行的现场 实践又是其中的关键。学生如果没有经过在真实的工程项目中的现场
实践，毕业后马上顶岗是不可能的。因此，中等职业学校应如何处理校 企双方权利和义务以激发双方建立合作关系的积极性，如何依托企业 建立以就业为导向职业能力培养体系，即如何建立双赢的校企合作机 制的问题是提高中职学生职业能力提高就业率的关键之一。
４、利用先进现代化教学手段进行课堂教学以利于提高中职学生职 业能力提高其就业率
以往常规课堂教学只是教师手拿粉笔在黑板上写或画，再进一步 用些模型或录像片等手段给学生讲课，可现代学生已发生极大变化，只 是干听老师讲而不能随之练习其上课注意力不能始终保持集中听课性 趣大打折扣，效果很是不好。充分利用现代中职学生所关注的感兴趣的 事或活动方式，调动学生能主动的学习。所以利用现代化教学手段如开 发计算机课件把教学内容编写成类似流行电子游戏，采用模拟仿真方 式，以后发展可以编成三 Ｄ 或四 Ｄ 形式，刺激学生学习学校兴趣，学生 可以随时反复在计算机上练习课堂所学内容，不断提高知识水平，最后 全部过关，知识随之也就掌握了。总之，要不断开发和利用现代化教学 手段提高教学质量用以提高中职学生职业能力提高就业率。
ＧＤ２ＲΞ ３７５ＣｅＣｍ
。
４．反馈环节：Ｕｆ（ｓ）＝ＫｆΩ（ｓ），其中 Ｋｆ—— —反馈电压和转速之间的比例
系数。
图 ２ 系统各环节结构图 （ａ）比较和放大环节（ｂ）功率放大环节（ｃ）控制对象 （ｄ）反馈环节 得出相应环节的结构图如图 ２ 所示。 把相同变量的信号线连接起来，即可得到整个闭环调速控制系统 的结构图，如图 ３ 所示。
科技信息
专题论述
调宽基础和学科的系统性、完整性。职业教育模式仿照这种模式进行体 系设置，近几年经济的发展，这种课程体系已不能适应社会的发展，课 程体系改革在大规模全面展开。结合当今学生特点和建筑业的需要，建 立和完善科学的课程体系应结合建筑业整个生产过程，使所设置的课 程和企业需求相适应，打破学科体系，摆脱学科式体系的束缚，确定培 养目标，发展学生职业能力，按企业生产过程和岗位能力需求设置课 程，使学生在校期间真正获得职业能力的培养，上岗后马上能胜任工作 需要，具有较强的就业竞争能力、从业能力、岗位适应能力和发展创新 能力。围绕职业能力培养，建立和完善以能力为本位、以专业技能为核 心的教学体系，加大课程整合力度，积极开发与实际需求相符的校本教 材，完善职业能力的考核体系，建立以能力为核心的教学质量评价体 系。
其中
Ｋ１＝
Ｒ３ Ｒ１
—— —比例调节器的系数。２．功率放大环节：Ｕｄ（ｓ）＝ＫｓＵｋ（ｓ），其中 Ｋｓ—— —整流装置电压放大系
数。
３．控制对象：Ω（ｓ）＝
１ Ｃｅ（ＴｄＴｍｓ２＋Ｔｍｓ＋１）
Ｕｄ（ｓ）
其中
Ｔｄ＝
Ｌｓ＋Ｌｄ ＲΞ
， Ｌｓ 为晶闸管整流电路的电感，ＲΞ 为包括电动机电
枢电阻和整流电路等效电阻的总电阻；Ｔｍ＝
图 ３ 闭环调速控制系统的结构图 四、结论 根据系统的动态结构图，可了解系统中信号的传递过程和各环节 的内在联系，可形象而明确地表达动态过程中系统各环节的数学模型 及其相互关系，因而也是系统图形化的动态数学模型，同时也是计算系 统传递函数的一种有力工具。
参考文献 ［１］孙炳达主编《． 自动控制原理》．机械工业出版社，２００５ 年 ［２］吴浩烈主编《． 电机及电力拖动基础》．重庆大学出版社，１９９８ 年 ［３］孔凡才编著《． 自动控制原理与系统》．机械工业出版社，２００７ 年
图 １ 闭环调速控制系统 三、系统动态结构图的分析与绘制 根据系统的结构，可将该系统分为比较环节、比例放大环节、功率 放大环节、控制对象和反馈环节五个部分。确定系统的输入量和输出量 分别是给定电压 Ｕｇ 和电动机的转速 ｎ。各个环节的微分方程式，经拉普 拉斯变换为： １．比较和放大环节：设取 Ｒ１＝Ｒ２，Ｕｋ（ｓ）＝Ｋ１［Ｕｇ（ｓ）－Ｕｆ（ｓ）］
自动控制系统动态结构图的绘制方法
渤海船舶职业学院 王瑞云
［摘 要］本文介绍了自控动制系统动态结构图的绘制方法，并以闭环调速系统为例来说明系统结构图的绘制过程。 ［关键词］自动控制 结构图 信号传递
一、引言 传递函数是控制理论中重要的数学模型。而实际的系统，一般可分 解成若干个基本环节。计算复杂系统的传递函数时，常用系统动态结构 图这一图形化的处理方式来进行分析和运算。 系统结构图又称框图，它是将系统中所有的环节用框来表示，按照 系统各环节之间的联系，将各框连接起来构成的；框的一端为相应环节 的输入信号，另一端为输出信号，用箭头表示信号传递的方向，并在框 内标明相应环节的传递函数。 二、系统动态结构图的绘制步骤 系统动态结构图的绘制步骤如下： １．按照系统的结构和工作原理，分解成各个简单的环节并得出环节 传递函数； ２．绘出各个环节的动态结构图，以字母符号和箭头标明其输入量、 输出量和信号传递方向，按照信号的传递方向把各动态结构图依次连 接起来，就构成了系统结构图。 本节以图 １ 所示的闭环调速系统为例来说明系统结构图的绘制方 法。
３、进行校企合作的人才培养机制以利于提高中职学生职业能力提 高其就业率
构建以职业能力为核心的人才培养模式，实践教学起着关键的作 用。应该说实践教学是培养职业能力的主要途径，而在企业进行的现场 实践又是其中的关键。学生如果没有经过在真实的工程项目中的现场
实践，毕业后马上顶岗是不可能的。因此，中等职业学校应如何处理校 企双方权利和义务以激发双方建立合作关系的积极性，如何依托企业 建立以就业为导向职业能力培养体系，即如何建立双赢的校企合作机 制的问题是提高中职学生职业能力提高就业率的关键之一。
４、利用先进现代化教学手段进行课堂教学以利于提高中职学生职 业能力提高其就业率
以往常规课堂教学只是教师手拿粉笔在黑板上写或画，再进一步 用些模型或录像片等手段给学生讲课，可现代学生已发生极大变化，只 是干听老师讲而不能随之练习其上课注意力不能始终保持集中听课性 趣大打折扣，效果很是不好。充分利用现代中职学生所关注的感兴趣的 事或活动方式，调动学生能主动的学习。所以利用现代化教学手段如开 发计算机课件把教学内容编写成类似流行电子游戏，采用模拟仿真方 式，以后发展可以编成三 Ｄ 或四 Ｄ 形式，刺激学生学习学校兴趣，学生 可以随时反复在计算机上练习课堂所学内容，不断提高知识水平，最后 全部过关，知识随之也就掌握了。总之，要不断开发和利用现代化教学 手段提高教学质量用以提高中职学生职业能力提高就业率。
ＧＤ２ＲΞ ３７５ＣｅＣｍ
。
４．反馈环节：Ｕｆ（ｓ）＝ＫｆΩ（ｓ），其中 Ｋｆ—— —反馈电压和转速之间的比例
系数。
图 ２ 系统各环节结构图 （ａ）比较和放大环节（ｂ）功率放大环节（ｃ）控制对象 （ｄ）反馈环节 得出相应环节的结构图如图 ２ 所示。 把相同变量的信号线连接起来，即可得到整个闭环调速控制系统 的结构图，如图 ３ 所示。
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专题论述
调宽基础和学科的系统性、完整性。职业教育模式仿照这种模式进行体 系设置，近几年经济的发展，这种课程体系已不能适应社会的发展，课 程体系改革在大规模全面展开。结合当今学生特点和建筑业的需要，建 立和完善科学的课程体系应结合建筑业整个生产过程，使所设置的课 程和企业需求相适应，打破学科体系，摆脱学科式体系的束缚，确定培 养目标，发展学生职业能力，按企业生产过程和岗位能力需求设置课 程，使学生在校期间真正获得职业能力的培养，上岗后马上能胜任工作 需要，具有较强的就业竞争能力、从业能力、岗位适应能力和发展创新 能力。围绕职业能力培养，建立和完善以能力为本位、以专业技能为核 心的教学体系，加大课程整合力度，积极开发与实际需求相符的校本教 材，完善职业能力的考核体系，建立以能力为核心的教学质量评价体 系。
其中
Ｋ１＝
Ｒ３ Ｒ１
—— —比例调节器的系数。２．功率放大环节：Ｕｄ（ｓ）＝ＫｓＵｋ（ｓ），其中 Ｋｓ—— —整流装置电压放大系
数。
３．控制对象：Ω（ｓ）＝
１ Ｃｅ（ＴｄＴｍｓ２＋Ｔｍｓ＋１）
Ｕｄ（ｓ）
其中
Ｔｄ＝
Ｌｓ＋Ｌｄ ＲΞ
， Ｌｓ 为晶闸管整流电路的电感，ＲΞ 为包括电动机电
枢电阻和整流电路等效电阻的总电阻；Ｔｍ＝
图 ３ 闭环调速控制系统的结构图 四、结论 根据系统的动态结构图，可了解系统中信号的传递过程和各环节 的内在联系，可形象而明确地表达动态过程中系统各环节的数学模型 及其相互关系，因而也是系统图形化的动态数学模型，同时也是计算系 统传递函数的一种有力工具。
参考文献 ［１］孙炳达主编《． 自动控制原理》．机械工业出版社，２００５ 年 ［２］吴浩烈主编《． 电机及电力拖动基础》．重庆大学出版社，１９９８ 年 ［３］孔凡才编著《． 自动控制原理与系统》．机械工业出版社，２００７ 年
图 １ 闭环调速控制系统 三、系统动态结构图的分析与绘制 根据系统的结构，可将该系统分为比较环节、比例放大环节、功率 放大环节、控制对象和反馈环节五个部分。确定系统的输入量和输出量 分别是给定电压 Ｕｇ 和电动机的转速 ｎ。各个环节的微分方程式，经拉普 拉斯变换为： １．比较和放大环节：设取 Ｒ１＝Ｒ２，Ｕｋ（ｓ）＝Ｋ１［Ｕｇ（ｓ）－Ｕｆ（ｓ）］
自动控制系统动态结构图的绘制方法
渤海船舶职业学院 王瑞云
［摘 要］本文介绍了自控动制系统动态结构图的绘制方法，并以闭环调速系统为例来说明系统结构图的绘制过程。 ［关键词］自动控制 结构图 信号传递
一、引言 传递函数是控制理论中重要的数学模型。而实际的系统，一般可分 解成若干个基本环节。计算复杂系统的传递函数时，常用系统动态结构 图这一图形化的处理方式来进行分析和运算。 系统结构图又称框图，它是将系统中所有的环节用框来表示，按照 系统各环节之间的联系，将各框连接起来构成的；框的一端为相应环节 的输入信号，另一端为输出信号，用箭头表示信号传递的方向，并在框 内标明相应环节的传递函数。 二、系统动态结构图的绘制步骤 系统动态结构图的绘制步骤如下： １．按照系统的结构和工作原理，分解成各个简单的环节并得出环节 传递函数； ２．绘出各个环节的动态结构图，以字母符号和箭头标明其输入量、 输出量和信号传递方向，按照信号的传递方向把各动态结构图依次连 接起来，就构成了系统结构图。 本节以图 １ 所示的闭环调速系统为例来说明系统结构图的绘制方 法。