控制系统的结构图等效变换和简化

结构图等效变换和简化

控制系统的结构图通过等效变换可以方便的求取闭环系统的传递函数；等效变换的过程实际上是元部件运动方程之间消去中间变量求取系统传递函数的过程。

一个复杂的系统结构图，其方框间的连接必然是错综复杂的，但方框间的基本连接方式只有串联，并联和反馈连接三种，结构图的简化方法是移动引出点或比较点，交换比较点，进行方框运算将串联、并联和反馈连接的方框合并，在简化过程中应遵循变换前后变量关系保持等效的原则，即变换前后功率守恒，物理量乘积不变。

1. 串联方框的简化：两个方框串联连接的等效方框等于各个方框传递函数之乘积。

2.并联方框的简化：两个方框并联连接的等效方框等于各个方框传递函数之代数和。

3.反馈连接方框的简化

反馈连接方框的等效传递函数称为闭环传递函数，分母中负号对应正反馈，正号对应负反馈。

带有反馈控制的电压控制装置的系统结构图简化变换：

把方便合并简化的部分首先进行简化：

把并联方框简化：

把电机负反馈连接方框简化：

把串联方框简化：

把电压负反馈连接方框简化：

通过结构图的简化，可以获得带有反馈控制的电压控制装置的系统结构图等效传递函数。系统闭环传递函数：