深圳大学机：《自动控制原理》课程教学课件（PPT讲稿）第二章 控制系统的数学模型

自动控制原理 深圳大学机电与控制工程学院 自动控制原理课程组

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课问题2:自动寻光控制系统 下图是一个用于跟踪太阳的寻光控制系统输出轴由电机通过 一个减速齿轮驱动,齿轮上安装了两个带有光电池管的托架 ,光电池对称安装在支架上,只有当光源正好位于托架的中 央时,到达每个电池的光亮才是相同的,试完成该闭环控制 系统使它能够跟踪光源并画岀控制系统的结构框图。 电机h 电场 光源 光电池管 齿轮组 恒定电枢电流 习题1-8

下图是一个用于跟踪太阳的寻光控制系统,输出轴由电机通过 一个减速齿轮驱动，齿轮上安装了两个带有光电池管的托架 ，光电池对称安装在支架上，只有当光源正好位于托架的中 央时，到达每个电池的光亮才是相同的，试完成该闭环控制 系统使它能够跟踪光源.并画出控制系统的结构框图。 习题1-8 课前问题2：自动寻光控制系统

课问题2:自动寻光控制系统 被控对象:·托架 被控量:·托架的位置 需要设计比较电路,用 测量元件:光电池管 电位差控制电机的转动 控制装置·电场控制的电机及齿轮组 期望角度 角度 电机_齿轮组托架 输入=? 比较 电路 光电池管组

被控对象: •托架 被控量: •托架的位置 测量元件: •光电池管 控制装置: •电场控制的电机及齿轮组 需要设计比较电路，用 电位差控制电机的转动. 比较 电路 电机 齿轮组 托架 光电池管组 输入=？ 期望角度 课前问题2：自动寻光控制系统 角度

2.1引言 lA△a放大器 伺服电 齿轮系 位移 变换器」L动机」 绳轮 记录笔 测速 发电机 测量 电路 建立系统的数 学模型

建立系统的数 学模型 2.1 引言

第2章控制系統的数学模型 主要内容 引言 时城数学模型 线性系统的传递函数 结构图及等效变换 信号流图及梅逊公式 闭环传递函数 建模的 MATLAB方法 模型的实验测定法

第2章 控制系统的数学模型 主要内容 引言 时域数学模型 线性系统的传递函数 结构图及等效变换 信号流图及梅逊公式 闭环传递函数 建模的MATLAB方法 模型的实验测定法

2.1引言 控制系统模型 描述系统动态特性及其个变量之间关系的数学表达式 称为系统的模型。 建立数学模型的方法 ·分析法:分析法是对系统眢部分的运动机理进行分析, 根据它们所依据的规律分别写出相应的运动方程。 实验法:实验法是人为地给系统施加某种测试信号, 记录其输出,通过数学逼近的方法获得系统的数学模 型

2.1 引言 • 描述系统动态特性及其个变量之间关系的数学表达式 称为系统的模型。 控制系统模型 • 分析法：分析法是对系统各部分的运动机理进行分析， 根据它们所依据的规律分别写出相应的运动方程。 • 实验法：实验法是人为地给系统施加某种测试信号， 记录其输出，通过数学逼近的方法获得系统的数学模 型。 建立数学模型的方法

2.1引言 数学模型的类型 时城:微分方程差分方程、状态方程 频城:频率特性,bode图 ·复频城:传递函数、结构框图 建立数学模型的原则 在允许的误差范围内,尽量合理简化

2.1 引言 • 时域：微分方程、差分方程、状态方程 • 频域：频率特性，bode图 • 复频域：传递函数、结构框图 数学模型的类型 • 在允许的误差范围内，尽量合理简化 建立数学模型的原则

2.1引言 系统建模方法 输入 输出 二控制器执行机构对象 传感器

2.1 引言 控制器 执行机构 对象 传感器 输入 输出 系统建模方法

2.1引言 结构框图信号流图 系统元件的 系统元件的 系统的模 移系统元件的 型求取 模型3 微分方程 传递函数

2.1 引言 系统的模 型求取 结构框图 信号流图 微分方程 传递函数

2.2.1线性元件的微分方程建立 例2-1RLc电路 R L o dt 71=,T2=RC +u=u(t 伏 h=R]=伏x安 安“(伏秒=秒 (安/秒) 21=[R1=伏/安

T RC R L set :T1 = , 2 = 2.2.1 线性元件的微分方程建立 例2-1 RLC电路 2 1 2 2 2 ( ) c c c r d u du TT T u u t dt dt + + = 2 2 ( ) c c c r d u du LC RC u u t dt dt + + = uc u (t) r (t) R L i 秒 伏 秒 安 安 = = 伏  = ( / ) [ ] [ ] T1 RC 秒 伏 安 安 秒 伏 = = = / ( / ) [ ] [ ] 2 R L T