大學(xué)自動(dòng)控制原理典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù).ppt

2.4典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù),2.4.1比例環(huán)節(jié),2.4.2慣性環(huán)節(jié)（一階慣性環(huán)節(jié)）,2.4.3微分環(huán)節(jié),2.4.4積分環(huán)節(jié),2.4.5振蕩環(huán)節(jié)（二階振蕩環(huán)節(jié)）,2.4.6延時(shí)環(huán)節(jié)（遲延環(huán)節(jié)）,2.4.1比例環(huán)節(jié),凡輸出量與輸入量成正比，輸出不失真也不延遲，而按比例地反映輸入的環(huán)節(jié)，稱為比例環(huán)節(jié)。,動(dòng)力學(xué)方程為：,2.4.2慣性環(huán)節(jié)：（一階慣性環(huán)節(jié)）,動(dòng)力學(xué)方程為：,K為慣性環(huán)節(jié)的增益或放大系數(shù)；T為時(shí)間常數(shù),理想的一階慣性環(huán)節(jié),例1.無(wú)源濾波電路,例2、彈簧阻尼系統(tǒng),2.4.3微分環(huán)節(jié),微分環(huán)節(jié)具有輸出正比于輸入的微分即,T為微分環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù),1、理想的微分環(huán)節(jié),2、實(shí)際的微分環(huán)節(jié),3、微分環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的控制作用,例1、電壓下圖為一直流發(fā)電機(jī)原理圖。激磁電壓ui恒定，磁通不變。此時(shí)電樞u0與轉(zhuǎn)速成正比(θ為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角)，即輸入量為θ，輸出量為u0。,解：因?yàn)榇磐ú蛔?，既ui恒定,直流發(fā)電機(jī)作為測(cè)速發(fā)電機(jī)時(shí)可以認(rèn)為是一個(gè)微分環(huán)節(jié),例：液壓阻尼器的原理圖，圖中A為活塞右邊面積；k為彈簧剛度；R為節(jié)流閥液阻；p1、p2分別為油缸左、右腔單位面積上的壓力。,xi—活塞位移x0—油缸位移,油缸的力平衡方程式：,通過(guò)節(jié)流閥的流量：,此系統(tǒng)為包含有慣性環(huán)節(jié)及微分環(huán)節(jié)的系統(tǒng)。,當(dāng)|Ts|<<1時(shí)，G(s)=Ts，,才近似為理想的微分環(huán)節(jié)。,（1）預(yù)見(jiàn)輸入（使輸入提前）,比例環(huán)節(jié),比例+微分,(2)增加阻尼,(3)強(qiáng)化噪聲,2.4.4積分環(huán)節(jié),積分環(huán)節(jié)是輸出正比于輸入對(duì)時(shí)間的積分的環(huán)節(jié)。,例題：,當(dāng)A盤(pán)作恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，并靠摩擦力帶動(dòng)B盤(pán)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因B盤(pán)和I軸間以滑動(dòng)鍵聯(lián)接，故B盤(pán)滑動(dòng)就會(huì)改變偏心量e；當(dāng)時(shí)e=0，A盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)而B(niǎo)盤(pán)不轉(zhuǎn)；e增大，B盤(pán)角速度ω正比的增大，設(shè)K為比例常數(shù)，B盤(pán)轉(zhuǎn)角為θ(t)。輸入—e輸出—θ(t),2.4.5振蕩環(huán)節(jié)（二階振蕩環(huán)節(jié)）,2)ξ≥1時(shí)，二階環(huán)節(jié)不是振蕩環(huán)節(jié)，而是兩個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)的組合。所以二階環(huán)節(jié)不一定是振蕩環(huán)節(jié)。,注意：,1）0≤ξ＜1時(shí)，二階系統(tǒng)為振蕩環(huán)節(jié)。,例：無(wú)源R-C-L網(wǎng)絡(luò),,解：,2.4.6延時(shí)環(huán)節(jié)（遲延環(huán)節(jié)）,τ為延遲時(shí)間,1、一個(gè)元件和一個(gè)環(huán)節(jié)不是等價(jià)的。一個(gè)元件可能劃分為幾個(gè)環(huán)節(jié)，也可能幾個(gè)元件構(gòu)成一個(gè)環(huán)節(jié)。,強(qiáng)調(diào)：,2、不要把表示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況的物理框圖與分析系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的框圖混淆。,3、環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)也不是固定不變的，這取決于選取的輸入及輸出量是什么。當(dāng)輸入、輸出量不同時(shí)，傳遞函數(shù)不同。,相似原理,對(duì)于上述兩圖知是電系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)兩種裝置。,對(duì)于這兩種機(jī)構(gòu)求其傳遞函數(shù)均為,兩者物理模型不同，但數(shù)學(xué)模型相同，功能相同，對(duì)于二者的“異構(gòu)同功”稱其為相似系統(tǒng)。,相似系統(tǒng)：能用形式相同的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述的物理系統(tǒng)。,