Основы теории управления Раздел 5. Передаточные функции и их свойства Лекция 10. Функциональные и структурные схемы систем управления Лектор Цветков Александр Владимирович, к.т.н., доцент кафедры автоматики и информационных технологий УГТУ-УПИ Авторы-разработчики : • Цветков А.В. • Ванеева Л.А. • Страшинин Е. Э. Екатеринбург 2007 Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 2 Цель лекции Изучение лекции 10 даёт представление о: • взаимосвязи функциональных и структурных схем; • основных элементах структурных схем; • Преобразовании структурных схем. Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 3 Содержание лекции • Стандартные элементы структурных схем • Эквивалентные передаточные функции различных соединений звеньев • Правила преобразования структурных схем Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 4 Стандартные элементы структурных схем Звено направленного действия U(s) Сумматоры Y(s) W(s) y(t) u(t) U1(s) U1(s)+U2(s) U1(s) U2(s) Точки разветвления U1 U1 U1 U1(s)-U2(s) U2(s) _ U1 U1 U1 Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 5 Эквивалентные передаточные функции различных соединений звеньев 1.Последовательное соединение U(s)=U1(s) W1(s) Y1(s)=U2(s) Y2(s)=Y(s) W2(s) Y (s) Y2 (s) U 2 (s)W2 ( s) U1 (s)W1 (s)W2 (s) W1 (s)W2 (s)U (s) U2 (s) Wэкв ( s ) N Y (s) Wэкв . ( s ) Wi ( s ) U ( s ) i 1 Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 6 Эквивалентные передаточные функции различных соединений звеньев 2. Параллельное соединение(согласное). W1(s) Y1(s) U(s) Y(s) W2(s) Y2(s) Y ( s) Y1 ( s) Y2 ( s) W1 ( s)U ( s) W2 ( s)U ( s) W1 ( s) W2 ( s)U ( s) Wэкв ( s ) N Wэкв . ( s ) Wi ( s ) i 1 Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 7 Эквивалентные передаточные функции различных соединений звеньев 3. Соединение с обратной связью a.Отрицательная обратная связь U(s) E(s) Wпр(s) Y(s) Y ( s ) Wпр ( s ) E ( s ) Yос (s) Wос (s)Y (s) E ( s) U ( s) Yос ( s) Y ( s ) Wпр ( s )U ( s ) Wос ( s )Y ( s ) Y ( s ) Wпр ( s )Wос ( s )Y ( s ) Wпр ( s )U ( s ) Wос(s) Yос(s) Y (s) Wпр ( s ) 1 Wпр ( s )Wос ( s ) W (s) U ( s) Wпр ( s ) 1 Wпр ( s )Wос ( s ) b. Положительная обратная связь W (s) Wпр ( s ) 1 Wпр ( s )Wос ( s ) Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 8 Преобразование структурных схем 1.Перенос точки разветвления с выхода на вход W(s) W(s) W(s) 2. Перенос точки разветвления со входа на выход W(s) W(s) 1/W(s) Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 9 Преобразование структурных схем 3. Перенос сумматора со входа на выход W(s) W(s) W(s) 4. Перенос сумматора с выхода на вход. W(s) 1/W(s) W(s) Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 10 Выводы и заключение 1. 2. В основе структурных схем лежит звено направленного действия, описываемое соответствующей передаточной функцией. Используя правила преобразования, получают эквивалентную передаточную функцию связывающую вход и выход всей системы. Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 11 Перечень источников, список дополнительной литературы • • • • Юревич Е.И. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. 560 с. (Допущено Министерством образования и науки в качестве учебника для студентов вузов). Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы: Учебное пособие для вузов. СПб.: Питер, 2005. 336 с. (Рекомендовано УМО по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия). Никулин Е.А. Основы теории автоматического управления. Частотные методы анализа и синтеза систем: Учебное пособие для вузов. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 640 с. (Допущено УМО по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия). Страшинин Е.Э. Основы теории автоматического управления. Часть 1: Линейные непрерывные системы управления: Учебное пособие. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2000. 214 с. Основы теории управления, Раздел 5 Передаточные функции и их свойства, лекция 10 12