第2章自动控制系统的数学模型-课件.ppt

1、12微分方程（时域）系统系统传递函数（复域）频率特性（频域）L1LF1Fsjjsts3黑黑匣匣子子输输入入（已已知知）输输出出（已已知知）4d()dcriLRiuu tt1()dcu ti tC22d()d()()()ddcccru tu tLCRCu tu ttt522fsd ymaFFFadt22d ydymfkyFdtdtddfyFftFs(t)=Ky 6Ua Mmax UO UO =f(u)Mmax 电磁驱动力矩 M=f(u)非线性元件 伺服电机 Ua Ua UO UO 死区（不灵敏区）输入1 输出2 2f(1)7 X0 X0 x y 推动 8 A B y x 0 0 x0 xx0y0

2、0yy()yf x0()xdf xyxdx 000220012()1()1()()()()2!nnxxxnndf xd f xd f xyyyf xxxxRdxdxndx 9 A B y x 0 0 x0 xx0y00yy()yf x000220012()1()1()()()()2!nnxxxnndf xd f xd f xyyyf xxxxRdxdxndx 000()()xdf xyyyf xxdx 0()xdf xyxdx 10 )201(2)20,10()20)(10(21)20,10(2)101(1)20,10(!21)202(2)20,10()101(1)20,10()20,10()

3、2,1(222222xxxxxfxxxxxxxxfxxxxxfxxxxxfxxxxxfxxfxxfy 1020102012112212(,)(,)f xxf xxyxxKxKxxx 11 10 2010 201212x xx xffyxxxx 120)()(dtetfsFts001()s te U tss1()U ts()1t000222200in()os()wssw tcw tswsw21()tU ts13110110nnmcccrnnmnncmrd xdxdxd xdtdtdtdtaaaa xbb x1010()()()()()nnmccncrmra s x sa sx sa x sb s

4、 x sb x s100111011()()()mmmmnninnXsb sbsbsbG sX sa sa sasa1110111101()()()mmmimmignnnnnjjszb sdsd sdG sKascsc scsp1011110111(1)1()1(1)mmmimminnnnnijsbf sfsf sG sKae sese sTs1415100111011()()()mmmmnninnXsb sbsbsbG sX sa sa sasadtdS 微分方程传递函数 2112321()()()()()()()()()()()()C sC sC sC sG sG sG sG sR sC

5、sC sR s16自动控制原理国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所17 17()(),0y tkx tt()()()Y sG skX st0ucu(t)ru(t)cur0()(),0ty tkx t dt t()1()()Y skG sX ssTs 0()1x t ykt()y tt18时域方程：()()(),0Ty ty tkx t t传递函数：()()()1Y skG sX sTs()()Ty ty tk()(1)tTy tke19()()y tkx t()()()y tkx tx t2()()2()()y tkx tx tx t()G sks()(1)G sks22()(21)G sk

6、ss12()1T sG sT sty(t)(理想理想)y(t)(实际实际)y(t)/r(t)ty(t)(理想理想)y(t)(实际实际)y(t)/r(t)20时域方程：2100()()()()a y ta y ta y tb x t0022222102101()21baG skka sa saa sa saT sTs21,212(),(1)(1)(1)kG sTTT sT s1,221(1)pT 121n101222()2nnnG sss011()X ss222()()()(2)nnnY sG s X ss ss22121()1sin(1),01tney tttgt nt=0.2=0.5=1y(

7、t)/r(t)nt=0.2=0.5=1y(t)/r(t)22大写小写英文注音国际音标注音中文注音alpha alfa阿耳法betabeta贝塔gammagamma伽马detadelta德耳塔epsilonepsilon艾普西隆zetazeta截塔etaeta艾塔thetaita西塔iotaiota约塔kappakappa卡帕lambdalambda兰姆达mumiu缪nuniu纽xiksi可塞omicronomikron奥密可戎pipai派rhorou柔sigma sigma西格马tautau套upsilonjupsilon衣普西隆phifai斐chikhai喜psipsai普西omegaomi

8、ga欧米伽23 1111.1sseess1ses/2/21/21/2sssesees()()y tx t时域方程：()sG sex(t)ty(t)tx(t)ty(t)t 24惯性环节与延迟环节的区别：惯性环节与延迟环节的区别：0)(tc)(tr2526 控制装置被控对象给定量被控量（输入量）（输出量）干扰测量元件-27()()u tU s或()Us()Us()Us()Us()()UsR s()R s()U s()G s()C s28rcuuRi1dcui tC()()()rcUsUsRI s1()()cUsI sCs1()()()rcUsUsI sR29自动控制原理国家精品课程 浙江工业大学自

9、动化研究所30)(1sG)(2sGRC)(1sG)(2sGRC)(1sGRC)(2sG)(1sG)(2sGRC)(1sG)(2sGRC)()(1)(211sGsGsGRC30313233 R R(s s)C C(s s)（a a）)(1sU)(2sU)(1sG)(2sG)(3sGR R(s s)G G(s s)C C(s s)（b b）112212132321()()()()()()()()()()()()()()()()U sG s R sU sG s U sG s G s R sC sG s U sG s G s G s R s123()()()()()()C sG s G s G sG

10、sR s1()()niiG sG s34（a a）R R(s s)C C(s s)(2sG)(1sG)(3sG)(2sC)(1sC)(3sCG G(s s)（b b）R R(s s)C C(s s)123123123()()()()()()()()()()()()()()C sC sC sC sG s R sG s R sG s R sG sG sG s R s123()()()()()()C sG sG sG sR sG s1()()niiG sG s35（a a）C C(s s)R R(s s)G(s)H(s)E E(s s)B B(s s)（b b）R R(s s)C C(s s)()(

11、)()()()()()()()C sG s E sE sR sB sB sH s C s()()()()1()()()()()C sG s H s C sG s H s C sG s R s()()()()1()()C sG sW sR sG s H s()()()()()()()()()()C sG s R sH s C sG s R sG s H s C s36C C(s s)R R(s s)G(s)Q Q(s s)比比较较点点前前移移 比比较较点点后后移移C C(s s)R R(s s)G(s)Q Q(s s)G(s)C C(s s)R R(s s)G(s)Q Q(s s)C C(s s

12、)R R(s s)G(s)G(s)Q Q(s s)()()()()()()()()C sR s G sQ sQ sR sG sG s()()()()()()()()C sR sQ s G sR s G sQ s G s37R R(s s)分分支支点点（引引出出点点）前前移移G(s)C C(s s)C C(s s)分分支支点点（引引出出点点）后后移移R R(s s)G(s)R R(s s)C C(s s)C C(s s)R R(s s)G(s)G(s)C C(s s)R R(s s)G(s)R R(s s)()()()C sR s G s1()()()()()R sR s G sR sG s38

13、R(s)1R(s)2R(s)C(s)R(s)1R(s)2R(s)C(s)c)1221C(s)R(s)R(s)R(s)R(s)R(s)R(s)1G(s)C(s)c)X(s)R(s)2G(s)Y(s)1G(s)C(s)X(s)R(s)2G(s)Y(s)39 1R3RCCX(s)G(s)R(s)X(s)G(s)R(s)Y(s)G(s)C(s)R(s)G(s)X(s)Y(s)G(s)C(s)R(s)G(s)X(s)Y(s)CC3R1R3R40自动控制原理国家精品课程 浙江工业大学自动化研究所41)(1sG)(sR)(sC)(2sG)(4sG)(3sG)(2sH)(1sHG(s)R(s)C(s)变换法则

14、对应于代数变换变换法则对应于代数变换结构图对应于代数方程组结构图对应于代数方程组结构图化简对应于代数方程组求解中消元结构图化简对应于代数方程组求解中消元41C(s)1G(s)R(s)H(s)a)4G(s)2G(s)3G(s)2G(s)C(s)1G(s)R(s)3G(s)2G(s)H(s)b)4G(s)2G(s)C(s)1G(s)R(s)3G(s)2G(s)H(s)c)4G(s)42C(s)124G(s)G(s)G(s)R(s)323G(s)1G(s)G(s)H(s)d)1233423G(s)G(s)G(s)G(s)G(s)1G(s)G(s)H(s)R(s)C(s)e)4334343431G G

15、GG G H()/()C sR s44234234232343223234411GGG G GGHG G HG H GGGG1231234123134323212341()()()11GGGG G GC sG sR sGG HG G HG G HGG G G H454612()()G s G s()H s12()()()()()B sG s G s H sR s47)()()(1sHsGsGk12332312()1()kGG G HG sG G HH48143232343211)(HGGHGGHGGGGsGk49()0N s 1212()()()()()1()()()G s G sC ssR

16、sG s G s H s1212()()()()1()()()G s G sC sR sG s G s H sC50()0R s 212()()()()1()()()NG sC ssN sG s G s H s212()()()()()1()()()NG sC ss D sN sG s G s H s 1221212()()()()()()1()()()1()()()G s G s R sG s N sC sG s G s H sG s G s H s51()0N s 12()1()()1()()()EE ssR sG s G s H s()0R s 212()()()()()1()()()N

17、EG s H sE ssN sG s G s H s21212()()()()()()()()()1()()()1()()()ENEG s H s N sR sE ss R ss N sG s G s H sG s G s H s 5253(0)cu11211212()()()()()()()()()()()()iooccu ti t Ru tu ti t Ri t Ru tdu tCi tdti ti ti t5411211212()()()()()()()()(0)()()()()ioocccU sI s RUsUsI s RI s RUsCsUsCuIsI sIsI s1111 1212

18、211()()()()()()()(0)()()()()()iocccoI sU sUsRRUsR I sIssCUsCuI sI sIsUsR I s55GH-Y(s)R(s)R(s)G-HY(s)56R(s)7x1G(s)2G(s)1x1G(s)a)3x4x5x16x3G(s)1H(s)2H(s)3H(s)4G(s)0H(s)1x2x3x4x5xC(s)N(s)R(s)2xC(s)b)111H(s)1N(s)17x2H(s)3H(s)0H(s)2G(s)3G(s)4G(s)6x57321313()xbxb axcxabxbcx58 41/xx解：解：41()1xacb exfcde596061