建立系统微分方程的基本步骤: (1) 分析系统工作原理、各变量之间的关系,确立系统的输入变量和输出变量; (2) 依据支配系统工作的基本规律,逐个列写出各元件的微分方程; (3) 消去中间变量,列写出只含有输入和输出变量以及它们的各阶导数的微分方程; (4) 将方程写成规范形式。 例2-1: 系统输入,输出; 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 从输入到输出顺序列写各元件方程, ,,,及 本文来自www.eadianqi.com 利用输出电压与回路电流的关系消去中间变量, 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
,;
写成规范的微分方程(标准形式):
;或 ,其中,,。
“系统初始条件均为零”是指在零时刻以前系统的输入和输出及他们的各阶导数均为零。 本文来自www.eadianqi.com 在复数域,复变量S对应微分算子,而1/S对应积分运算。 “输出对输入的响应” 是指,初始条件为零时,系统输出的运动情况。因此,可以直接列写控制系统在复数域的方程。就本例而言有: ,,,及 ; 消去中间变量,得 。 例2-2: 系统输入,输出,负载扰动输入; 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 电磁转矩方程: 转矩平衡方程: 消去中间变量:将前3个方程代入最后的方程,整理得
。
在工程应用中相对很小,忽略不计, 本文来自www.eadianqi.com 记 ,,,, 方程简化为:。 测速发电机的负载,转动惯量和粘性摩擦系数均近似为零,则有
,即
例2-3: 系统输入F,输出x; 本文来自www.eadianqi.com
例2-4: 系统输入,输出; 本文来自www.eadianqi.com 功率相等 ; 有,即 ,; 分别写出两个转动系的动态方程: ,; 本文来自www.eadianqi.com 利用传动关系消去中间变量,记,得到 可简记为,,式中的符号与上式相对应。 |