自动控制原理胡寿松第六版

U2 (s) U~ (s) Ut (s) (s) m (s) / i L(
Ut (s) Kt sm (s)
s)
Ua (s) r(s)
K0U2 (s) U校 (s) K U p (s)
校
m (s) Ua (s)
s 1
Ts 1
U
s
p
Km (Tms 1)
(s) K1L(
s)
ui
u1
1
uT K~ u~
E(s) E1(s) E2 (s) 调制、放大电路：将误差信号调制、放大，用于驱动电机;
UA(s) KAE(s) 两相伺服电机：根据输入电压，产生角位移;
Mm (s) Csm (s) M s (s)
M s (s) CMU A(s)
s(Jms fm )m (s) Mm (s)
传动机构：将电机的角位移，转换为线位移; E(s) E1(s) E2 (s)
u f (t)
➢方框（或环节）：方框表示系统中的环节（可 以是一个元、部件，子系统，但不是必须）。 方框中填入该环节的传递函数。一个方框的输 入输出与传递函数间满足 C(s) G(。s)U (s)
u (t )
c(t)
G(s)
例2-11：画电压测量装置的方框图。（系统原理图教材图2-22）
被测电压：e1; 比较电路：将被测电压e1与电位器输出电压e2进行比较，得到误差e;
第二章
§2-1 控制系统的时域数学模型 §2-2 控制系统的复域数学模型 §2-3 控制系统的结构图与信号流图 §2-4 数学模型的试验测定法
§2-3 控制系统的结构图与信号流图
1.系统结构图的组成和绘制 2.结构图的等效变换和简化 3.信号流图的组成和性质 4.信号流图的绘制 5.梅逊增益公式 6.闭环系统的传递函数
各环节的信号传递关系如下：
比较电路：U1(s) Ui (s) U校 (s) 其中： U衰i 减器输出， 校U正校 电路输出。
双T滤波电路：属无源网络。
UT (s) U1 ( s)
T02 s 2
1 3T0
s
1
其中： 滤UT波器输出。
调制器与交流放大：
U~ UT
(s) (s)
K~ T2s 1
其中： 交U~流放大器输出， 放K大~ 器增益， 时T间2 常数。
步骤1234：列从补各前包上元一含未件个输完的环入成微节信的分的号 比方输的较程出方点，程信并寻入号在找手。零一，初个根始前据条面方件未程下用关进到系行的画拉方图氏程。变，换根。据
方程关系画图，直到输出信号。
E1
E KA
Ua CM
Ms
Mm
1
m
s(Jms fm)
r
L K1
E2
E2
Cs
画系统结构图步骤：
步骤1：列各元件的微分方程，并在零初始条件下进行拉氏变换。 步骤2：从包含输入信号的方程入手，根据方程关系画图。
步骤3：从前一个环节的输出，寻找一个前面未用到的方程，根据 方程关系画图，直到输出信号。
步骤4：补上未完成的比较点信号。
例2-13：画出LZ3型函数记录仪的方框图。（系统原理图教材图226）
解调与直流放大电路：Ua (s) K0U2 (s)
U2 (s) U~ (s) Ut (s)
其中： 直U a流放大器输出， 内U回t 路反馈电压。
直流电动机：
m (s) Ua (s)
s(TKm sm电1)动机的m转角。
内回路反馈电压： Ut (s) Kt sm (s)
其中：Kt测速电机转换系数， 分压系数。
信号在这地方分成若干路，流向不同的地方，每一路
(s)
的信号完全相同。通常这种情况出现在信号测量处，
所以也称为测量点。
➢比较点（或综合点）：若干信号的汇合点，经过加 （减）运算，形成一个新的信号。流入信号增加使流 ui (t)
e(t )
出信号增加，在线段旁注“+”；流入信号增加使流出 信号减小，在线段旁注“—” 。通常将“+”符号省略。
工作原理：输入的电压信号，由衰减器进入系统，经过双T滤波电 路过滤掉50Hz的干扰信号，再经过调制—交流放大—解调—直流 放大，送到直流电机，通过传动机构，带动纪录笔按输入电压的 波形运动。为了保证准确记录，将纪录笔的位移信号测量出来， 经过微分校正电路，送回输入端与输入电压进行比较，构成反馈 控制系统。为保证电机回路工作性能，采用了内反馈。
L(s) rm (s) 电位器：将线位移，转换为电压信号;
U A(s) KAE(s) M m (s) Csm (s) M s (s)
M s (s) CMU A (s)
E2 (s) K1L(s)
s(Jms fm )m (s) M m (s) L(s) rm (s)
画系统结构图步骤：
E2 (s) K1L(s)
• 系统结构图的组成和绘制
系统结构图是以结构框图的形式，描述系统的组成、结构、信号传
递关系的图形。它完全表述了一个系统。也称为方框图。
系统结构图：由四个基本单元组成。
(t)
(s)
➢信号线：带有箭头的线段，箭头方向表示
信号的流向，线段旁边标注信号相应的变
量名。
➢引出点（或测量点）：信号线中的一个点，表示一个
r (t )
u (t )
c(t)
G1(s) G2 (s)
便于求出其传递函数。 作用：对复杂系统，可以避免解线性方程组求传递函数。
为避免发生错误，在变换过程中应遵循的原则： ➢前向通道各环节传递函数的乘积保持不变； ➢闭合回路各环节传递函数的乘积保持不变； 1）串联环节的简化：多个环节串联的作用等于一个环节的作用。
这个环节的传递函数等于这几个串联环节的乘积。
T12s2 3T1s 1 T2s 1
u2
K0 ua
Km s(Tms 1)
m 1/i
r
l
u校
ut
K
校
s Ts
1 1
up
Kt s
K1
• 结构图的等效变换和简化
等效变换：用另外一种方式，画系统结构图，但保持系统传递关系 不变，即系统的输入输出传递函数保持不变。
化简：用简单的结构图表示复杂的结构图。 目的：通过等效变换，使一个复杂的系统结构，变成简单的结构，
齿轮系：s (s) m (；s)绳/ i 轮：
L(s) r(s)
测量电路：U p (s) K1L(s) 微分校正电路：参见例2-13。
U校 (s) U p Biblioteka Baidus)
s 1
Ts 1
U1(s) Ui (s) U校 (s)
UT (s) U1 ( s)
T02 s 2
1 3T0s
1
U~ (s) K~ UT (s) T2s 1