闭环控制系统的动态结构图

一、 动态结构图的概念

1、动态结构图是根据系统的物理原理和信号传递关系，将每个框图信号一一连接所形成的数学图形。

2、它可以系统地、直观地表示自动控制系统信息传递的过程。 二、动态结构图的符号

动态结构图有四个基本单元，分别为信号线、比较点、引出点和方框（环节）。 下面分别介绍如下： R(s)1、信号线：是带有箭头的直线，箭头表示信号传递的方向。如下图所示： 2、比较点：比较点也称为综合点，它可对两个以上的信号进行加减运算，“+”表示相加，

“－”表示相减。通常加号省略不写。如下图所示：

R(s)

E(s)B(s)C(s)C(s)C(s)R(s)G(s)C(s)3、引出点：亦称为测量点，表示信号的引出位置。引出点只能进行信号传递，不能进行能量传递。

4、方框(环节)：方框环节表示对信号进行的数学变换, 方框中写入元、部件或系统的传递函数。方框的输出变量就等于方框的输入变量与方框中传递函数的乘积。

三、动态结构图的绘制步骤

I(s)CI(s)I(s)RL

UL?CLI(s)UR?IR1 Uc?I(s)cs

例2-3如图RC电路，画出系统的动态结构图。

R解：（1）列写微分方程式。

ur?Ri?uc·拉氏变换?Ur(s

在送乘飞机出行时，为什么不能 说祝你一路顺风?

每天上学骑自行车的感受？乘 车的感受等？

干扰因素这节课我们就研究研究闭环 控制系统的干扰与反馈。

第四单元 控制与设计 第三节 闭环控制系统的干扰与反馈

长安一中

蒋建波

什么是干扰因素： 一)什么是干扰因素： 1.干扰因素的概念： 1.干扰因素的概念： 干扰因素的概念

在控制系统中，除输入量( 在控制系统中，除输入量(给定 以外， 值)以外，引起被控量变化的各种因 素称为干扰 interference)因素。 干扰( 素称为干扰(interference)因素。

案例一：逆风中骑自行车。 案例一：逆风中骑自行车。

脚踩的力给定量

自行车

行使的速度被控量

风 逆风、顺风、上坡路 逆风、顺风、上坡路……

案例二：飞机飞行。 案例二：飞机飞行。

结论：在控制系统中， 结论：在控制系统中，干扰因素一定 可能有一个，也可能有若干个。 有，可能有一个，也可能有若干个。

扩展讨论： 扩展讨论：

生活中还有哪些例子说明“ 生活中还有哪些例子说明“闭 环控制系统的干扰是存在的， 环控制系统的干扰是存在的，是不 可避免的” 可避免的”?

马上行动： 马上行动： 在电冰箱的温度控制系统中，下 列情况是否属于影响其温度控制的干 扰因素？ (1)开

技术与设计2第四单元

在送乘飞机出行时，为什么不能 说祝你一路顺风?每天上学骑自行车的感受？乘 车的感受等？

技术与设计2第四单元

干扰因素这节课我们就研究研究闭环 控制系统的干扰与反馈。

技术与设计2第四单元

第四单元 第三节

控制与设计

闭环控制系统的干扰与反馈

长安一中

蒋建波

技术与设计2第四单元

一)什么是干扰因素： 1.干扰因素的概念： 在控制系统中，除输入量(给定 值)以外，引起被控量变化的各种因 素称为干扰(interference)因素。

技术与设计2第四单元

案例一：逆风中骑自行车。脚踩的力给定量

自行车

行使的速度被控量

风 逆风、顺风、上坡路……

技术与设计2第四单元

案例二：飞机飞行。

结论：在控制系统中，干扰因素一定 有，可能有一个，也可能有若干个。

技术与设计2第四单元

扩展讨论： 生活中还有哪些例子说明“闭 环控制系统的干扰是存在的，是不 可避免的”?

技术与设计2第四单元

马上行动：在电冰箱的温度控制系统中，下 列情况是否属于影响其温度控制的干 扰因素？ (1)开电冰箱门。 外面热气进入冰箱将会引起箱内 温度变化，属于干扰因素。

技术与设计2第四单元

(2)电冰箱所在房间的温度从20℃ 变到32℃属于干扰因素。 (3)把热菜或热饭放入电冰箱中。 属于干扰因素

单闭环控制系统设计及仿真

班级 电信2014 姓名 张庆迎 学号 142081100079

摘要 直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，

所以在电气传动中获得了广泛应用。本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计，并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行。

关键词 直流电机 直流调速系统 速度调节器 电流调节器 双闭环系统

几种典型的步进电机闭环控制系统

默认分类 2010-08-15 13:46:09 阅读122 评论0 字号：大中小 订阅

步进电机的闭环控制系统 郭 宏（哈尔滨工业大学）

【摘要】 系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。 【叙 词】步进电机闭环系统／高精度定位 l概述

步进电机是机电一体化产品中的关键元件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。它能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。 2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1-5]

步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。

但是，步进电机的开环控制无法避免步进电动机本身所固有的缺点，即共振、振荡、失步和难以实现高速。另一方面，开环控

几种典型的步进电机闭环控制系统 默认分类 2010-08-15 13:46:09 阅读122 评论0 字号：大中小 订阅 步进电机的闭环控制系统

郭 宏（哈尔滨工业大学）

【摘要】 系统阐述了步进电动机闭环控制系统的优点，给出了几种典型的闭环控制系统，并提出了步进电动机高精度定位系统的设计思想。

【叙

l概述

能够将电的脉冲信号转换成相应的角位移，是一种离散型自动化执行元件。随着计算机控制系统的发展，步进电动机广泛应用于同步系统、直线及角位系统、点位系统、连续轨迹控制系统以及其它自动化系统中，是高科技发展的一个重要环节。

2步进电动机闭环系统与开环系统比较[1-5]

步进电机的主要优点之一是适于开环控制。在开环控制下，步进电动机受具有予定时间间隔的脉冲序列所控制，控制系统中无需反馈传感器和相应的电子线路。这种线路具有简单、费用低的特点，使步进电动机的开环控制系统得以广泛的应用。

步和难以实现高速。另一方面，开环控制的步进电动机系统的精度要高于分级是很困难的，其定位精度比较低。因此，在精度和稳定性标准要求比较高的系统中，就必须果用闭环控制系统。

步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和（或）速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换，可大大改进步进电动机的性能。

大学机械控制

第2章 控制系统的数学模型2.3 控制系统的结构图及其等效变换

2013.3.26

大学机械控制

r (s) k U r (s)r

W1

W2

位置随动系统结构图绘制U r (s ) U c (s ) U (s )

U (s) Ut (s) U(s) r 1 m (s) c (s) E i uε r ur uεW1 k

cc (s) k U c (s)

操纵手柄

ur ( t )

u(t ) u (t ) ut (t ) max E ua ( t ) ka u( t ) uc ( t ) c ( t ) k c ( t ) max d 2 m ( t ) d m ( t ) k m ua ( t ) u ( t ) ur ( t ) uc ( t ) k [ r (t ) c (t )] Tm 2 dt dt d m ( t ) 1 ut ( t ) k t c (t ) m (t ) dt i

E

m 1 + u 放大器 u 1 c J f u a m 减 SM u k a_

单闭环控制系统设计及仿真

班级 电信2014 姓名 张庆迎 学号 142081100079

摘要 直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，

所以在电气传动中获得了广泛应用。本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计，并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行。

关键词 直流电机 直流调速系统 速度调节器 电流调节器 双闭环系统

大学机械控制

第2章 控制系统的数学模型2.3 控制系统的结构图及其等效变换

2013.3.26

大学机械控制

r (s) k U r (s)r

W1

W2

位置随动系统结构图绘制U r (s ) U c (s ) U (s )

U (s) Ut (s) U(s) r 1 m (s) c (s) E i uε r ur uεW1 k

cc (s) k U c (s)

操纵手柄

ur ( t )

u(t ) u (t ) ut (t ) max E ua ( t ) ka u( t ) uc ( t ) c ( t ) k c ( t ) max d 2 m ( t ) d m ( t ) k m ua ( t ) u ( t ) ur ( t ) uc ( t ) k [ r (t ) c (t )] Tm 2 dt dt d m ( t ) 1 ut ( t ) k t c (t ) m (t ) dt i

E

m 1 + u 放大器 u 1 c J f u a m 减 SM u k a_

基于虚拟仪器的电机转速闭环控制系统

摘要

在电机控制系统设计中，传统的方法是用逻辑电路或单片机实现电机控制，这种控制方法为人们提供了不少的帮助。虽然此方法可行，但是由于线路复杂、制成后不易调整且编程语言比较复杂，因此存在一定的局限性。

基于这个思想，本系统采用美国NI公司的LabVIEW图形化编程语言，构建了对交流电机转速进行在线实时测量与控制的系统。LabVIEW是美国NI公司基于虚拟仪器技术的面向多领域的G语言开发平台，它是通过编制不同的测试软件来构成任何一种仪器。采用虚拟仪器，有以下几个优点：①突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制；②利用计算机丰富的软件资源，实现了部分仪器硬件的软件化，节省了物质资源，增加了系统灵活性；③通过软件技术和相应数值算法，实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理，通过用户界面技术，真正做到界面友好、人机交互。而且其编程简单、图形显示功能强大，并且具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点，现已被广泛应用于自动化过程控制、仪器设计和数据采集等领域。

关键词：Labview，数据采集，电机控制，算法设计

ON THE OVERRALL DESIGN OF THREE PURE WATER

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