2.1_3反馈控制系统传递方框图在线视频

同学们好

欢迎回到课堂

本讲我们来学习反馈控制系统的传递方框图

为了便于分析反馈控制系统的动态过程

我们一般将反馈控制系统的四个基本单元

分别用一个小方框表示

用带箭头的直线将各个部分连接起来

并表示信号的传递关系

这样就形成了反馈控制系统传递方框图

为了加深理解传递方框图

我们需要明确几个基本的概念

环节

传递方框图中

代表实际单元的每个小方框称为—个环节

每个环节具有以下特点

一

每个环节都有输入量和输出量

并用带箭头的信号线来表示

其中箭头指向该环节的信号线为输入量

箭头离开该环节的信号线为输出量

二

任何环节输出量的变化均取决于

输入量的变化和该环节的特性

而输出量的变化不会直接影响输入量

这叫信号传递单向性

三

信号线的分支具有等值特性

扰动

引起被控量变化的因素统称为扰动

显然

扰动量是控制对象的输入量(d(t)和q(t))

具体包含两类

即基本扰动和外部扰动

基本扰动q(t)

是指来自控制系统内部控制通道（调节通道）的扰动

例如

在水位控制系统中

给水调节阀开度的改变将引起水位的变化

在冷却水温度控制系统中

三通调节阀的开度的改变将引起水温的变化

等等

这种扰动通过系统内部的调节通道

改变流入控制对象的物质或能量的流量

从而影响控制对象的输出

因此

基本扰动通过调节通道影响被控量

外部扰动d(t)

是指来自系统外部环境的扰动

例如

例如

以锅炉为控制对象的水位控制系统

水位是被控量

锅炉负荷（外部用汽量）的变化

将引起水位的变化

将引起水位的变化

在柴油机气缸冷却水温度控制系统中

水温是被控量

柴油机负荷的变化

海水温度的变化

淡水冷却器中水管结垢的多少等

都会引起冷却水温度的变化

这种扰动是由于设备负荷

或外界环境的扰动变化

而导致控制对象内部的能量平衡

遭到破坏而引起的

因此

外部扰动通过扰动通道影响被控量

系统输入与输出

前面提到的输入和输出的概念

都是针对环节而言的

若从系统的角度来看

则可将反馈控制系统框图中的

各个基本环节看作一个整体

如图中的虚框所示

不难看出

作为一个整体

系统具有两个输入

即设定值和外部扰动

以及一个输出

即被控量

反馈

调节器的输出经执行机构改变控制强度

即改变流入控制对象的物质或能量的流量

引起被控量的变化（即系统输出变化）

而系统输出的变化经测量单元

又送回到系统的输入

这个过程叫反馈

很显然

只有通过反馈才能

不断地对被控量的给定值

和测量值进行比较

只要存在偏差的变化

调节器就会指挥执行机构动作

直到测量值回到给定值或给定值附近为止

这时调节器的输出不再改变

执行机构的输出正好适应负荷的要求

控制系统达到了一个新的平衡状态

不难理解

这是一种根据偏差来进行控制的控制系统

反馈有正反馈和负反馈之分

正反馈

是指加强系统输入效应的反馈

它使偏差e增大

而负反馈

是指减弱系统输入效应的反馈

它使偏差e减小

很显然

按偏差进行控制的系统

必定是一个负反馈控制系统

但是

在自动化仪表中

特别是在调节器中

为实现某种作用规律和功能

常采用复杂的正负反馈回路

前向通道与反馈通道

前向通道

指的是

从系统的输入端沿信号线方向

到达系统输出端的通道

反馈通道指的是

从系统的输出端沿信号线方向

到达系统输入端的通道

闭环系统

在反馈控制系统传递方框图中

前一环节的输出就是后一环节的输入

系统的输出又经反馈通道

送回到系统的输入端

这样

控制系统就形成了一个封闭的控制回路

称为闭环系统

反馈控制系统必定是闭环系统

如果在闭环系统的某处把回路断开

例如在图中的A点断开

那么该系统就由闭环系统变成了开环系统

开环系统不再是反馈控制系统

无法根据偏差来实现设备

或生产过程的参数自动控制

以上是反馈控制系统

传递方框图的相关概念

谢谢大家的聆听