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如何列写控制系统微分方程? 列写控制系统微分方程注意事项有哪些?

如何列写控制系统微分方程?列写控制系统微分方程注意事项有哪些?

回帖(1)

庞书娟

2021-10-25 09:52:54
2.4如何列写控制系统微分方程:
列写控制系统微分方程注意事项:1,由系统原理图画出系统方块图,并列写系统各元件的微分方程。2,信号传递单向性,前一个元件输出是后一个元件的输入;3,后级元件不对前级元件产生负载效应。4,消去中间变量得到描述系统输出量与输入量之间关系的微分方程;
   




控制系统被控对象是电动机通过齿轮带动负载,系统输出量是转速ω,参据量是Ui,控制系统由给定电位器、运算放大器1、运算放大器2、功率放大器3、齿轮减速器、测速发电机等部分组成。首先分别列写各元器件微分方程:
运算放大器1:参据量Ui与速度反馈电压Ut经过放大后产生偏差放大信号输出。
   




运算放大器2:带有RC网络的放大威廉希尔官方网站 ,U2与U1之间的微分方程为:
   




式中,K2=R2/R1是运算放大器2的比例系数,τ=R1C是微分时间常数。因此,这是一个比例微分控制元件;
运算放大器3:功率放大器,输入输出方程为:
   




直流电动机:
首先把已知的齿轮系等效转动惯量、粘性摩擦系数和等效负载转矩带入齿轮系动态微分方程:
   




列写输出转矩等效微分方程:
   




然后结合直流电机电压方程、电磁转矩方程列写直流电机微分方程为:
   




齿轮系:设齿轮系的输入与输出角速度比为i,则电动机转速ωm经齿轮系减速后变为ω:
   




测速发电机:测速发电机输出电压Ut与其转速ω成正比:
   




消去方程中间变量Ut、U1、U2、Ua,ωm,整理后获得控制系统微分方程:
   




该式用于研究给定电压Ui和扰动转矩Mc作用于系统时,速度控制系统的动态性能。
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