控制系统的方框图.ppt
控制系统的方框图是控制系统结构描述的数学方法,用于描述系统各组成元、部件之间的信号传递关系的数学图形。它是描述控制系统的动态数学模型,采用方框图可以更便于求传递函数,同时能形象直观地表明各信号在系统或元件中的传递过程。 方框图的组成包括:信号线、引出点、比较点和方框。信号线是一种带箭头的线段,表示系统中信号的流通方向,一般在线上标注信号所对应的变量。引出点是信号引出或测量的位置表示信号从该点取出。比较点是表示两个或两个以上信号在该点相加或相减。方框是表示输入、输出信号之间的动态传递关系,有运算关系:Y(S)=G(S)X(S)。 方框图的特点包括:依据微分方程或经拉氏变换得到的变换方程,可以方便地画出结构图。再经过结构图的等效变换,便可求出图中任意两信号(变量)间的传递函数。结构图对研究整个控制系统的动态性能及分析各环节对系统总体性能的影响,比较形象和直观。同一系统,可以画出不同形式的结构图,即结构图对所描述的系统来说不是唯一的。但是,经结构变换所得的结果应该是相同的,即同一系统的传递函数是唯一的。结构图只包括与系统动态特性有关的信息,并不显现系统的物理结构,不同的物理系统有可能具有相同的结构图。 绘制方框图的步骤包括:首先按照系统的结构和工作原理,分解出各环节,确定各元部件或环节的输入量与输出量,并写出它的传递函数。绘出各环节的动态框图,框图中标明它的传递函数,并以箭头和字母符号表明其输入量和输出量。将系统的输入量放在最左边,输出量放在最右边,按照信号的传递顺序把各框图依次连接起来,就构成了系统的动态结构图。 在绘制方框图时,需要注意:在方框图中,沿信号传递的方向。在绘制动态结构图时,一般先按从左到右的顺序绘制出前向通路的结构图,然后再绘制反馈通路的结构图。 方框图在实际应用中有很多例子,例如电路的方框图、直流电动机的运动方程的方框图等。这些例子都可以帮助我们更好地理解方框图在控制系统中的应用。 此外,方框图还可以用于描述控制系统中的联接方式,包括串联、并联和反馈联接。串联是环节首尾相联的方式。并联是环节输入信号相同,输出信号相加或减。反馈联接是由取出点经反馈装置到主反馈的通道称为反馈通道,也称反馈通路。 方框图是控制系统结构描述的数学方法,对控制系统的动态数学模型进行描述,采用方框图可以更便于求传递函数,同时能形象直观地表明各信号在系统或元件中的传递过程。