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1、第5讲Part5.1 典型环节的传递函数(二)Part5.2 控制系统的结构图的绘制Part5.3 结构图的简化与求解比例环节比例环节一阶微分环节一阶微分环节二阶微分环节二阶微分环节积分环节积分环节惯性环节惯性环节振荡环节振荡环节延迟环节延迟环节纯微分环节纯微分环节Part 5.1 典型环节的传递函数（二）不同形式不同形式储能元件储能元件能量转换能量转换振荡振荡运动方程式：运动方程式：传递函数：传递函数： 环节的阻尼比环节的阻尼比KK环节的放大系数环节的放大系数T T 环节的时间常数环节的时间常数00 1 1 产生振荡产生振荡1 1 两个串联的惯性环节两个串联的惯性环节例例1 1：机械平移系统
2、：机械平移系统例例2 2：RLCRLC串联网络串联网络5.振荡环节机械平移系统RLC串联网络电路运动方程式：传递函数： 环节的时间常数环节的时间常数6.延滞环节水箱进水管的延滞 惯性环节从输入开始时刻起就已有输出，仅由于 惯性，输出要滞后一段时间才接近所要求的输出 值。 延迟环节从输入开始之初，在0 时间内没有 输出，但t=之后，输出完全等于输入。延迟环节与惯性环节的区别Part 5.2 控制系统的结构图控制系统的结构图：描述系统各元部件之间的信号传递关系的一种图形化表示，特别对于复杂控制系统的信号传递过程 给出了一种直观的描述。1.系统结构图的组成单元A 信号线B 引出点（或测量点）C 比较
3、点（或综合点）D 方框（或环节）系统结构图是由许多对信号进行单向运算的方框和一 些信号流向线组成，包含四种基本单元：1信号线带有箭头的直线，箭头表示信号的 传递方向，直线旁标记信号的时间函 数或象函数。2信号引出点（线）/测量点表示信号引出或测量的位置和传递方向。同一信号线上引出的信号， 其性质、大小完全一样。3 3 方框方框( (环节环节) ) 方框具有运算功能方框具有运算功能4 4 比较点（求和点、综合点）比较点（求和点、综合点） 1.1.用符号用符号“ ”“ ”、“”及相应的信号箭头表示及相应的信号箭头表示 2.2.箭头前方的箭头前方的“+”+”或或“-”-”表示加上此信号或减去此信号表
4、示加上此信号或减去此信号 建立系统各元部件的微分方程,明确信号的因果关系 （输入/输出）。 对上述微分方程进行拉氏变换，绘制各部件的方框图。 按照信号在系统中的传递、变换过程，依次将各部件的方框图连接起来，得到系统的方框图。2.系统结构图的绘制例 试绘制无源网络的结构图。 解 应用复阻抗概念，根据基尔霍夫定律写出以下方 程：按照上述方程可分别绘制相应元件的方框如图。然后，用信号线按信号流向依次将各方框连接起来， 便得到无源网络的结构图。 二阶RC电气网络任何复杂的系统结构图，各方框之间的基本连接方式只有串联、并联和反馈连接三种。方框结构图的简化是通过移动引出点、比较点，交换比较点，进行方框运算
5、后，将串联、并联和反馈连接的方框合并。5.3 由方块图化简法求系统传递函数1. 结构图的简化几个环节串联，总的传递函数等于每个环节的传几个环节串联，总的传递函数等于每个环节的传 递函数的乘积。递函数的乘积。串联运算规则串联运算规则相邻求和点可以互换、合并、分解。相邻求和点可以互换、合并、分解。 代数运算的交换律、结合律和分配律。代数运算的交换律、结合律和分配律。!求和点可以有多个输入，但输出是唯一的同向环节并联的传递函数等于所有并联的环节传递同向环节并联的传递函数等于所有并联的环节传递 函数之和。函数之和。并联运算规则反馈运算规则基于方块图的运算规则基于比较点的简化基于引出点的简化2 由结构图化简法求系统传递函数 确定系统中的输入输出量，把输入量到输出量的一条线路列成方块图中的前向通道。 通过比较点和引出点的移动消除交错回路。 先求出并联环节和具有局部反馈环节的传递函数，然后求出整个系统的传递函数。例 试简化系统结构图，并 求系统传递函数 例 结构图化简例 试简化系统结构图，并求系统传递函数 比较点后移引出点分离支路翻转比较点合并后再分解作业 P79 T2-11 a),b),c),d) 要求绘出变换过程
