1、會(huì)計(jì)學(xué)1第第2講自動(dòng)講自動(dòng)(zdng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型第一頁(yè)，共50頁(yè)。第1頁(yè)/共49頁(yè)第二頁(yè)，共50頁(yè)。mFkxmkxdtdxfFdtdxfkxFdxmtd22Fkxdtdxfdxmtd22 彈簧(tnhung)-質(zhì)量-阻尼器系統(tǒng)第2頁(yè)/共49頁(yè)第三頁(yè)，共50頁(yè)。MJkftddtdMdJ1122MdtddJkftd1122 機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)(zhun dng)系統(tǒng)系統(tǒng) 第3頁(yè)/共49頁(yè)第四頁(yè)，共50頁(yè)。+-eaia負(fù)載(fzi)LaRaMc+-（1）電樞(din sh)回路ueRiiLaaaaaadtd（2）反電勢(shì)(dinsh)Ceea（3）電磁力矩iCa

2、mM icMamdc（4）軸上動(dòng)力學(xué)方程McMdtdJ)(22MMTKKTtdTTccamummcdtdUadtddRLTaaa，CCRTmeamJ，CKeu1，JTKmm 電樞控制的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞控制的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)第4頁(yè)/共49頁(yè)第五頁(yè)，共50頁(yè)。yyy0y0ABx0 xx0)()()()()(000000 xyxxxdtdyyxdtdyfxfyxfyxxxx 第5頁(yè)/共49頁(yè)第六頁(yè)，共50頁(yè)。功率功率放大放大運(yùn)放運(yùn)放(yn fn)I運(yùn)放運(yùn)放(yn fn)II反饋聯(lián)接反饋聯(lián)接測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)減速器減速器負(fù)載負(fù)載uru1u2Mcuf+-+-轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖

3、ua第6頁(yè)/共49頁(yè)第七頁(yè)，共50頁(yè)。X運(yùn)算(yn sun)放大器I運(yùn)算(yn sun)放大器II功率(gngl)放大器電動(dòng)機(jī)測(cè)速電機(jī)+-urueu1u2uaMcuf第7頁(yè)/共49頁(yè)第八頁(yè)，共50頁(yè)。uKuuKuefr111)()(1122uuKudtduKua23KuffMKKuuTcmrrmdtddtdKdtd)()(0MKKKTcmmUrdtdUrKdtdt)()1 ()(00KKKKKu321KKKKKK054321MKuKTcmaumdtd （忽略電樞電阻，電抗）忽略電樞電阻，電抗）第8頁(yè)/共49頁(yè)第九頁(yè)，共50頁(yè)。i(t)1111)()()()()(0)()()(TsRCsssss

4、sRCsttUdttdRCuuuuuuuioiooioo初始條件下在11)()()(,11)(TssGssTssGuuio則令：)(suiG(s)(suo+uo(t)ui(t)-第9頁(yè)/共49頁(yè)第十頁(yè)，共50頁(yè)。)()()()()()(01110111txdtxdtxtydtydtybtdbtdbatdatdammnmmmnnnnnn y(t) - 輸出量 x(t) - 輸入量asasabsbsbnnnnmmmmsXsYsG011011)()()( 第10頁(yè)/共49頁(yè)第十一頁(yè)，共50頁(yè)。ui(t)R1R2C2uO(t)CRTCRSTSUUGSCRSCRZZUUSCRZRZsssssioio21

5、2221221222211,1)()()(1)()(1比例比例(bl)(bl)積分控制器積分控制器PIPI控制器控制器第11頁(yè)/共49頁(yè)第十二頁(yè)，共50頁(yè)。ui(t)C1R2uO(t)R1CRRRCRRRZZUUGRZSCRSCRZKsKSSSSio11121112122211111,) 1() 1()()()(11比例比例(bl)(bl)微分控制器微分控制器PD控制器控制器第12頁(yè)/共49頁(yè)第十三頁(yè)，共50頁(yè)。ui(t)C1R2uO(t)R1C2(a)yiy0 xf1f2k1k2(b)ab第13頁(yè)/共49頁(yè)第十四頁(yè)，共50頁(yè)。第14頁(yè)/共49頁(yè)第十五頁(yè)，共50頁(yè)。 只適應(yīng)線性定常系統(tǒng)；只適應(yīng)

6、線性定常系統(tǒng)； 由系統(tǒng)（元件）的參數(shù)、結(jié)構(gòu)決定，是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；由系統(tǒng)（元件）的參數(shù)、結(jié)構(gòu)決定，是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型； n m ,n n m ,n 為系統(tǒng)的階數(shù)為系統(tǒng)的階數(shù) 單輸入單輸入(shr)(shr)單輸出單輸出 傳遞函數(shù)寫法：傳遞函數(shù)寫法： 三、關(guān)于(guny)傳遞函數(shù)的幾點(diǎn)說(shuō)明012201asasabsb) s (G有理分式有理分式: :)as)(as ()bs () s (G010零零極點(diǎn)形式極點(diǎn)形式: :) 1sT)(1sT(1s) s (G21時(shí)間常數(shù)形式：時(shí)間常數(shù)形式：第15頁(yè)/共49頁(yè)第十六頁(yè)，共50頁(yè)。常數(shù)ksXsYsGtkxty)()()(),()(TssksXs

7、YsGdttxkty1)()()(,)()(第16頁(yè)/共49頁(yè)第十七頁(yè)，共50頁(yè)。11)()()()()()(TssXsYsGtxtydttdyTT:時(shí)間常數(shù)(sh jin chn sh)(tx)(ty)(tx1632. 00T1斜率Ttety1)(Ttetyttx1)()( 1)(時(shí)，當(dāng)tTetYTsssTssXsGsY11)(111111)()()(過(guò)程：第17頁(yè)/共49頁(yè)第十八頁(yè)，共50頁(yè)。)(tx)(ty)(tx)(ty第18頁(yè)/共49頁(yè)第十九頁(yè)，共50頁(yè)。0)()()(22)(22ttxtydttdyTdttydT，,12221)(TSSTsG2222)(,1nSnSnsGTn則令的

8、相點(diǎn)是一對(duì)共軛復(fù)數(shù)時(shí))(,10sG)(2222)(sXnnsnsYsnnsnsYssX12222)(,1)(則當(dāng)?shù)?9頁(yè)/共49頁(yè)第二十頁(yè)，共50頁(yè)。)1gtt1sin(1e1) t (y212n2tny(t)y(t)x(t)txxnj21jS平面第20頁(yè)/共49頁(yè)第二十一頁(yè)，共50頁(yè)。sT1TsTs) s (G1s2sK) s (G1sK) s (GKS) s (G) t (xdt) t (dx2td) t (xdK) t (y) t (xdt) t (dxK) t (ydt) t (dxK) t (y1222221sT1實(shí)現(xiàn)微分(wi fn)環(huán)節(jié)純微分(wi fn)環(huán)節(jié)一階微分環(huán)節(jié)二階微分

9、環(huán)節(jié)第21頁(yè)/共49頁(yè)第二十二頁(yè)，共50頁(yè)。)t (x) t (ye)s (X)s (Y)s (Gsx(t)tty(t)第22頁(yè)/共49頁(yè)第二十三頁(yè)，共50頁(yè)。G(s)C(s)R(s)R(s)R(s)-B(s)B(s)+-第23頁(yè)/共49頁(yè)第二十四頁(yè)，共50頁(yè)。 步驟: 典型環(huán)節(jié)表示系統(tǒng)中的具體元件 按信號(hào)傳遞順序(shnx)連接各典型環(huán)節(jié),從而構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第24頁(yè)/共49頁(yè)第二十五頁(yè)，共50頁(yè)。K1K2(s+1)K3-Km/（TmS+1）Ku/（TmS+1）運(yùn)算運(yùn)算(yn sun)(yn sun)放大器放大器運(yùn)算運(yùn)算(yn sun)(yn sun)放大器放大器功率功率(gngl)(gn

10、gl)放大器放大器電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)測(cè)速電動(dòng)機(jī)測(cè)速電動(dòng)機(jī)Ur+-UfUeU1U1U2U2UaMcUaUf+Kf第25頁(yè)/共49頁(yè)第二十六頁(yè)，共50頁(yè)。K1K2(s+1)K3Ku/（Tms+1）Ur(s)Ue(s)U1(s)U2(s)Ua(s)-Mc(s)Uf(s)(s s)+-+Kf-Km/（Tms+1）第26頁(yè)/共49頁(yè)第二十七頁(yè)，共50頁(yè)。) s (G) s (G21) s (Xc) s (Xr) s (G1) s (G2) s (Xr) s (Xc) s (X1) s (G) s (G) s (X) s (X) s (X) s (X) s (X) s (X) s (G) s (G) s (X)

11、 s (X),s (G) s (X) s (X),s (G) s (X) s (X211cr1rcrc21c1r1則：又第27頁(yè)/共49頁(yè)第二十八頁(yè)，共50頁(yè)。) s (G1) s (G2) s (Xr) s (X1) s (X2+) s (Xc) s (G) s (G21) s (Xr) s (Xc)()()()()()()()()()()(),()()(),()()(2121212111ssssssssGsXcssssssssGGXXXXXXXGXXGXXrrccr則：又 并聯(lián)(bnglin)第28頁(yè)/共49頁(yè)第二十九頁(yè)，共50頁(yè)。) s (G) s (H) s (XrB(s)+-E(s)

12、 s (Yc) s (H) s (G1) s (G) s (Xr) s (Yc) s (Y) s (H) s (B)s (B) s (X)s (G) s (Ycrc) s (X) s (G) s (Y) s (H) s (G)s (Y) s (H) s (X)s (G) s (Yrccrc)()(1)()()(sHsGsGssXYrc 反饋(fnku)第29頁(yè)/共49頁(yè)第三十頁(yè)，共50頁(yè)。+-) s (GYX1X2) s (G) s (GX1X2Y)s (X) s (X)s (G) s (Y21) s (X) s (G) s (X) s (G) s (Y21) s (GX1X2Y+-) s (

13、GYX1X2) s (G1XX) s (G) s (Y21X) s (G1X)s (G) s (Y21 綜合(zngh)點(diǎn)后移 綜合(zngh)點(diǎn)前移+-+-第30頁(yè)/共49頁(yè)第三十一頁(yè)，共50頁(yè)。G(s)YX1X1G(s) s (G1YX1G(s)YYG(s)YX1G(s)Y 分支(fnzh)點(diǎn)后移 分支(fnzh)點(diǎn)前移第31頁(yè)/共49頁(yè)第三十二頁(yè)，共50頁(yè)。) s (G1) s (G4) s (G2) s (G3) s (H) s (C) s (R+-) s (G1) s (G4) s (G2) s (G3) s (H) s (C) s (R+-+) s (G2第32頁(yè)/共49頁(yè)第三十三

14、頁(yè)，共50頁(yè)。) s (G1) s (G4) s (G2) s (G3) s (H) s (G2) s (C) s (R+-+GGG421HGG1G323) s (C) s (RHGG1GGGGG3243321) s (C) s (R第33頁(yè)/共49頁(yè)第三十四頁(yè)，共50頁(yè)。) s (G1) s (G4) s (G2) s (G3) s (H) s (C) s (R+-) s (G1) s (G4) s (G2) s (G3) s (H) s (C) s (R+-+) s (G2第34頁(yè)/共49頁(yè)第三十五頁(yè)，共50頁(yè)。) s (G1) s (G4) s (G2) s (G3) s (H) s (

15、G2) s (C) s (R+-+GGG421HGG1G323) s (C) s (RHGG1GGGGG3243321) s (C) s (R第35頁(yè)/共49頁(yè)第三十六頁(yè)，共50頁(yè)。G1G3G2G4H2H3H1) s (R) s (C+-G1G3G2G4H2H3H1) s (R) s (C+-G14第36頁(yè)/共49頁(yè)第三十七頁(yè)，共50頁(yè)。G1GG43G2H3H1) s (R) s (C+-GH42HGGGGHGGHGG1GGGG) s (R) s (C143213432324321第37頁(yè)/共49頁(yè)第三十八頁(yè)，共50頁(yè)。) s (R+-R11R12) s(C1C2s1C1s第38頁(yè)/共49頁(yè)第

16、三十九頁(yè)，共50頁(yè)。第39頁(yè)/共49頁(yè)第四十頁(yè)，共50頁(yè)。)()()()()(21sHsGsGsRsB表示)(sGkR(s)G2(S)+)(1sGH(S)N(S)+B(S)E(S)C(S)第40頁(yè)/共49頁(yè)第四十一頁(yè)，共50頁(yè)。)()()(1)()()()(2121SHSGSGSGSGSRSC)()()(1)()()(212sHsGsGsGsNsC)()()(1)()()()()(1)()()()(2122121sHsGsGsNsGsHsGsGsRsGsGsC第41頁(yè)/共49頁(yè)第四十二頁(yè)，共50頁(yè)。XYGXYG。第42頁(yè)/共49頁(yè)第四十三頁(yè)，共50頁(yè)。第43頁(yè)/共49頁(yè)第四十四頁(yè)，共50頁(yè)。N

17、REPQCG1G2-H1第44頁(yè)/共49頁(yè)第四十五頁(yè)，共50頁(yè)。n1kkkP*1)s(GfedcbaLLLLLL1n : 前向通路數(shù)P k : 第k條前向通訊的增益 : 各回路(hul)的回路(hul)增益之和: 兩兩互不接觸回路(hul)增益之和: 所有不接觸回路(hul)中,每次取其 三個(gè)回路(hul) 增益之和. :第K條前向通路的余子式,即把與 該通路相接觸的回路(hul)的回路(hul)增益值為0aLcbLLuedLLLk第45頁(yè)/共49頁(yè)第四十六頁(yè)，共50頁(yè)。)(sR)(1sG)(2sG)(3sG)(4sG32111GGGP)(sC)(sH不存在不存在(cnzi)不接觸的回路不接觸的回路NoImageHGGGGGGGPPsRsCsG324332122111)(1)()()(前向通路前向通路3421, 2