(6.16)--16传递函数方框图的化简.pdf

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1、第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础如如何何求求系系统统的的传传递递函函数数？传传递递函函数数化化简简k1X1(s)cs+k22121cssm1kk Y(s)2222kcmkcsssX(s)图图2.44 系系统统方方框框图图 第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础即即变变换换前前后后输输入入输输出出间间的的数数学学关关系系保保持持不不变变。传传递递函函数数化化简简原原则则等等效效原原则则：第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础num,den=s

2、eres(num1,den1,num2,den2)matlab命命令令 1、串串联联环环节节的的等等效效规规则则等等效效图图2.45(a)串串联联环环节节方方框框图图Xo(s)Xi(s)X1(s)G1(s)G2(s)图图2.45(b)系系统统方方框框图图Xi(s)Xo(s)s()(21GsG串串联联环环节节相相乘乘第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础num,den=parallel(num1,den1,num2,den2)matlab命命令令2、并并联联环环节节的的等等效效规规则则等等效效图图2.46(a)并并联联环环节节方方框框图图1G2GXiXoXiXo21G

3、G 图图2.46(b)系系统统方方框框图图并并联联环环节节相相加加第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础3、反反馈馈连连接接及及其其等等效效规规则则前前向向通通道道：反反馈馈通通道道:从从输输入入（Xi(s)）到到输输出出（Xo(s)）的的通通道道从从输输出出（Xo(s)）回回到到输输入入（Xi(s)）的的通通道道图图2.47(a)反反馈馈联联接接H(s)G(s)Xi(s)Xo(s)E(s)B(s)控控制制工工程程基基础础第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型num,den=feedback(num1,den1,num2,den2,sign)图图2.47 (a)

4、反反馈馈联联接接matlab命命令令)(/)()(sEsXsGo)(/)()(sXsBsHo前前向向通通道道传传递递函函数数G(s)：反反馈馈通通道道传传递递函函数数H(s)：H(s)G(s)Xi(s)Xo(s)E(s)B(s)3、反反馈馈连连接接及及其其等等效效规规则则第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础num,den=cloop(num1,den1,sign)matlab命命令令单单位位反反馈馈系系统统G(s)Xi(s)Xo(s)E(s)B(s)图图2.47 (b)单单位位反反馈馈系系统统第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础开开环

5、环传传递递函函数数无无量量纲纲)()()(/)()(sHsGsEsBsGk开开环环传传递递函函数数：)(sGk图图2.48 闭闭环环打打开开Xi(s)Xo(s)E(s)G(s)B(s)H(s)控控制制工工程程基基础础第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型图图2.47 反反馈馈联联接接闭闭环环传传递递函函数数：)(sGB)()()(sXsXsGioBH(s)G(s)Xi(s)Xo(s)E(s)B(s)s()(1)(HsGsG)(1)(sGsGk第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础等等效效图图2.47 反反馈馈联联接接H(s)G(s)Xi(s)Xo(s)E(s)B

6、(s)图图2.49 系系统统方方框框图图Xi(s)Xo(s)s()(1)(HsGsG反反馈馈连连接接及及其其等等效效规规则则 闭闭环环传传递递函函数数第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础说说明明：前前向向通通道道、反反馈馈通通道道、开开环环传传递递函函数数都都只只是是闭闭环环系系统统 部部分分环环节节（或或环环节节组组合合）的的传传递递函函数数;相相加加点点B(s)处处的的符符号号不不代代表表闭闭环环系系统统的的反反馈馈是是正正反反馈馈 还还是是负负反反馈馈。而而闭闭环环传传递递函函数数才才是是系系统统的的传传递递函函数数；第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型

7、型控控制制工工程程基基础础例例1：系系统统传传递递函函数数方方框框图图如如图图2.50(a)所所示示，G2(s)H(s)Y(s)X(s)G1(s)E(s)B(s)C(s)图图2.50 系系统统传传递递函函数数方方框框图图（a）分分别别以以Y(s)、E(s)、C(s)、B(s)为为输输出出的的闭闭环环传传递递函函数数。求求以以X(s)为为输输入入，例例题题解解析析：第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础)()()(sXsYsG解解：以以X(s)为为输输入入，以以Y(s)为为输输出出系系统统传传递递函函数数)()()(1)()(2121sHsGsGsGsG图图2.50

8、系系统统传传递递函函数数方方框框图图（a）G2(s)H(s)Y(s)X(s)G1(s)E(s)B(s)C(s)例例题题解解析析：第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础以以X(s)为为输输入入，以以E(s)为为输输出出：系系统统的的传传递递函函数数)()()(sXsEsG)()()(1121sHsGsGG2(s)H(s)Y(s)X(s)G1(s)E(s)B(s)C(s)（b）图图2.50 系系统统传传递递函函数数方方框框图图例例题题解解析析：第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础以以X(s)为为输输入入，以以C(s)为为输输出出：系系统统的

9、的传传递递函函数数)()()(sXsCsG)()()(1)(211sHsGsGsGG2(s)H(s)Y(s)X(s)G1(s)E(s)B(s)C(s)（c）图图2.50 系系统统传传递递函函数数方方框框图图例例题题解解析析：第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础以以X(s)为为输输入入，B(s)为为输输出出：系系统统的的传传递递函函数数)()()(sXsBsG)()()(1)()()(2121sHsGsGsHsGsGG2(s)H(s)Y(s)X(s)G1(s)E(s)B(s)C(s)（d）图图2.50 系系统统传传递递函函数数方方框框图图例例题题解解析析：第第二二章

10、章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础例例2：系系统统传传递递函函数数方方框框图图如如图图2.51(a)所所示示，G2(s)H(s)R(s)C(s)G1(s)K图图2.51 系系统统传传递递函函数数方方框框图图（a）R(s)为为输输出出的的系系统统传传递递函函数数。求求以以C(s)为为输输入入，例例题题解解析析：第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础图图2.51 系系统统传传递递函函数数方方框框图图（b）G2(s)+KH(s)C(s)G1(s)R(s)例例题题解解析析：第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础图图2.51

11、系系统统传传递递函函数数方方框框图图（c）H(s)C(s)G1(s)G2(s)+KR(s)例例题题解解析析：第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础HKGGKGG)(1)(2121C(s)R(s)（d）图图2.51 系系统统传传递递函函数数方方框框图图例例题题解解析析：)()()(sCsRsGHKGGKGG)(1)(2121第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础系系统统传传递递函函数数方方框框图图的的化化简简规规则则：串串联联环环节节化化简简规规则则并并联联环环节节化化简简规规则则反反馈馈环环节节化化简简规规则则本本讲讲小小结结：第第二二章章 系系统统的的数数学学模模型型控控制制工工程程基基础础本本讲讲到到此此结结束束，下下次次课课再再见见！