自动控制理论课件2-6.ppt

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1、2.6闭环控制系统中几个常用的传递函数概念一、闭环系统的典型结构二、闭环系统的开环传递函数断开系统的主反馈通路后，前向通路的传递函数与反馈通路传递函数的乘积，称为闭环系统的开环传递函数。---输入---扰动---输出---误差定义：当时，与之间的传递函数三、闭环传递函数（1）输入信号作用下系统的闭环传递函数定义：当时，与之间的传递函数（2）干扰信号作用下系统的闭环传递函数（3）系统总的输出可用梅逊公式求！定义系统的误差：四、闭环系统的误差传递函数定义：当时，与之间的传递函数（1）作用下系统的误差传递函数定义：当时，与之间的传递函数（3）系统总的误差（2）作用下系统的误差传

2、递函数分子：考查的输入到输出的前向通道传函；分母：系统的特征多项式五、闭环特征方程四种闭环传递函数表达式具有相同的分母：方程称为闭环控制系统的特征方程（闭环特征方程）。闭环特征方程的根称为闭环特征根，即闭环传递函数的极点。本章小结建立系统的动态数学模型，是对系统进行定性分析和定量估算的基础，也是对系统进行仿真研究的依据。本章主要介绍了连续时间系统的四种数学模型：微分方程、传递函数、结构图、信号流图。建立这些模型的方法是分析法。微分方程是另外三种数学模型的基础，只有正确分析元部件和系统的工作原理，并且进行合理的简化，才能得到合乎实际需要的微分方程。不同的物理系统，只要具有相

3、同的运动规律，就可以抽象出相同的微分方程，说明这些系统的动态过程具有相同的本质特征。由于实际系统中的元部件往往不同程度地存在着非线性特性，系统需要由非线性微分方程描述，这就给系统的分析和计算带来很大困难。工程实际中，在系统的工作点附近进行线性化处理的小偏差法是常用的线性化方法之一。结构图和信号流图是图形化的数学模型，可以清楚地描述系统中各个变量之间的信号传递关系。结构图和信号流图是以传递函数的概念为基础建立起来的，同时又为求解系统输入输出传递函数提供了更为方便的方法，即结构图和信号流图的等效变换方法、梅逊增益公式计算方法。传递函数是用拉氏变换求解微分方程中引伸出来的数学模

4、型，只适用于线性定常系统。传递函数是由系统本身的结构和参数决定的，表征了系统的固有特性。因此，传递函数是经典控制理论中最主要的数学模型，是控制系统分析和校正方法的基础。如何建立线性定常系统的传递函数是本章学习的重点。求控制系统的传递函数方法数学物理原理微积分消元代数消元拉氏变换拉氏变换等效变换梅逊公式等效变换梅逊公式控制系统原理框图元部件微分方程系统输入输出微分方程系统输入输出变换方程系统输入输出传递函数元部件变换方程元部件结构图系统的结构图系统的信号流图MATLAB简介MATLAB是Mathworks公司开发的一种集数值计算、符号计算和图形可视化三大基本功能于一体的功能

5、强大、操作简单的优秀工程计算应用软件。MATLAB的含义是矩阵实验室（MatrixLaboratory），最初主要用于方便矩阵的存取和计算。经过十几年的扩充和完善，现已发展成为包含大量实用工具箱（Toolbox）的综合应用软件，不仅成为线性代数课程的标准工具，而且适合具有不同专业研究方向及工程应用需求的用户使用。MATLAB最重要的特点是易于扩展。它允许用户自行建立完成指定功能的扩展MATLAB函数（称为M文件），从而构成适合于其它领域的工具箱，大大扩展了MATLAB的应用范围。目前，MATLAB已成为国际控制界最流行的软件，出现了大量的MATLAB配套工具箱，如控制系统

6、工具箱（controlsystemstoolbox），系统识别工具箱（systemidentificationtoolbox），鲁棒控制工具箱（robustcontroltoolbox），信号处理工具箱（signalprocessingtoolbox）以及仿真环境SIMULINK等。MATLAB启动界面安装后点击桌面上的图标：MATLAB桌面系统命令窗口（CommandWindow）在MATLAB命令窗口中，标志>>为命令提示符，在命令提示符后面键入一个MATLAB命令时，MATLAB会立即对其进行处理，并显示处理结果。①命令窗口（CommandWindow）②历史命令窗

7、口（CommandHistory）③组件平台（LaunchPad）④路径浏览器（CurrentDirectory）⑤帮助浏览器（HelpBrowser）⑥工作空间浏览器（Workspace）⑦数组编辑器（ArrayEditor）⑧M文件编辑调试器（Editor-Debugger）用户可以在View菜单下选择打开或关闭某个窗口。工作空间(Workspace)是暂时存放MATLAB命令或程序的运行结果，以及程序(或命令)中出现的常数和变量的一个空间。在MATLAB命令窗口命令提示符后面键入一个MATLAB命令时，MATLAB会立即