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控制系统的典型环节及传递函数详解

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:一阶微分环节,传递函数为式中 τ——时间常数。此外,在机、电、液系统中还经常遇到一种延迟环节,设延迟时间为τ,环节的传递函数为必须指出,组成系统的元部件与这里引入的典型环节的概念不同。相反,一个典型环节也可以由许多部件或一个系统的传递函数所形成。可以写出各基本环节的传递函数,在符合信号流通的约束关系之下,将各基本环节的传递函数按照相应的关系组合,再消去中间变量就可以得到控制系统的传递函数。

控制系统的典型环节及传递函数详解

在实际中有各种不同性质的系统,但可以用相同的数学模型表示,例如,传递函数都可表示为如下形式

上述传递函数通常可以分解成如下尾一型标准形式

式中,K,τi,Ti,τj,Tj,ζj,ζj 均为实数,而且

v+h+2l=m

γ+k+2q=n

从式(2-113)可见,一个系统的传递函数可分解为若干个基本因子的乘积,每个基本因子就称作典型环节。这里列举常见的几种形式:

(1)比例环节,传递函数为

(2)积分环节,传递函数为

(3)微分环节,传递函数为

(4)惯性环节,传递函数为

式中 T——时间常数

(5)一阶微分环节,传递函数为(www.xing528.com)

式中 τ——时间常数。

(6)二阶振荡环节,传递函数为

式中 T——时间常数;

ζ——阻尼系数。

(7)二阶微分环节,传递函数为

式中 τ——时间常数;

ζ——阻尼系数。

此外,在机、电、液系统中还经常遇到一种延迟环节,设延迟时间为τ,环节的传递函数为

必须指出,组成系统的元部件与这里引入的典型环节的概念不同。一个系统由若干个元部件组成,每一个元部件的传递函数可以是一个典型环节,也可以包括几个典型环节。相反,一个典型环节也可以由许多部件或一个系统的传递函数所形成。熟悉和掌握这些典型环节,有助于分析研究复杂控制系统。

一个控制系统,不管结构如何复杂,一般是由基本环节组合构成的。可以写出各基本环节的传递函数,在符合信号流通的约束关系之下,将各基本环节的传递函数按照相应的关系组合,再消去中间变量就可以得到控制系统的传递函数。

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