2018/10/16,机械工程,第4讲,控制系统的方块图及其基本组成,2018/10/16,机械工程,信号线：带有箭头的直线，箭头表示信号的流向，在直线旁标记信号的时间函数或象函数。,（2）比较点（合成点、综合点）Summing Point两个或两个以上的输入信号进行加减比较的元件。“+”表示相加，“-”表示相减。“+”号可省略不写。,2.4 控制系统的方块图、信号流图与梅逊公式,控制系统的方块图是系统各元件特性、系统结构和信号流向的图解表示法。,2.4.1 方块图元素 （1）方块（Block Diagram）:表示输入到输出单向传输间 的函数关系。,2018/10/16,机械工程,注意：进行相加减的量，必须具有相同的量刚。 (3)分支点（引出点、测量点）Branch Point 表示信号测量或引出的位置,注意：同一位置引出的信号 大小和性质完全一样。,2018/10/16,机械工程,2.4.2 几个基本概念及术语,(1)前向通路传递函数-假设N(s)=0 打开反馈后，输出C(s)与R(s)之比。等价于C(s)与误差E(s)之比,(2)反馈回路传递函数 假设N(s)=0主反馈信号B(s)与输出信号C(s)之比。,2018/10/16,机械工程,(3)开环传递函数 Open-loop Transfer Function 假设N(s)=0 主反馈信号B(s)与误差信号E(s)之比。,(4)闭环传递函数 Closed-loop Transfer Function 假设N(s)=0输出信号C(s)与输入信号R(s)之比。,推导：因为,右边移过来整理得,即,请记住,*,2018/10/16,机械工程,(5)误差传递函数 假设N(s)=0误差信号E(s)与输入信号R(s)之比 。,代入上式，消去G(s)即得：,将,2018/10/16,机械工程,2.4.3 方块图的绘制 （1）考虑负载效应分别列写系统各元部件的微分方程或传递函数，并将它们用方框（块）表示。 （2）根据各元部件的信号流向，用信号线依次将各方块连接起来，便可得到系统的方块图。 系统方块图-也是系统数学模型的一种。,2018/10/16,机械工程,图2-20一阶RC网络,解：由图2-20，利用基尔霍夫电压定律及电容元件特性可得：,对其进行拉氏变换得：,例2-8,画出下列RC电路的方块图。,2018/10/16,机械工程,将图（b）和(c)组合起来即得到图(d)，图(d)为该一阶RC网络的方块图。,2018/10/16,机械工程,解：（1）根据电路定理列出方程，写出对应的拉氏变换，也可直接画出该电路的运算电路图如图(b)；（2）根据列出的4个式子作出对应的框图；（3）根据信号的流向将各方框依次连接起来。,画出下列R-C网络的方块图,由图清楚地看到，后一级R2-C2网络作为前级R1-C1网络的负载，对前级R1-C1网络的输出电压,产生影响，这就是负载效应。,例2-9,2018/10/16,机械工程,2018/10/16,机械工程,如果在这两极R-C网络之间接入一个输入阻抗很大而输出阻抗很小的隔离放大器，如图2-22所示。则此电路的方块图如图(b)所示。,2018/10/16,机械工程,小结,6种典型环节传递函数 比例、微分、积分、惯性、振荡和时间延时3个电机模型 电枢控制直流伺服电动机 两相交流伺服电动机 测速发电机,6个基本术语 前向通路传递函数、反馈传递函数、开环传递函数、闭环传递函数、误差（对输入）传递函数、输出对扰动传递函数,