A. 传递函数的概念
传递函数的概念是一种数学模型
在工程中,传递函数(也称系统函数、转移函数或网络函数,画出的曲线叫做传递曲线)是用来拟合或描述黑箱模型(系统)的输入与输出之间关系的数学表示。
B. 以下哪个不属于数学模型 a.传递函数 b.微分方程 c.阶跃响应 d.频率特性
传递函数是一种数学模型,与系统的微分方程相对应。
阶跃响应也可建立数学模型。
所以选 d
C. 传递函数有哪些性质
您好。1.传递函数是描述线性系统或线性元件特性的一种数学模型,它和系统或元件的运动微分方程一一对应.2.传递函数反映系统本身的瞬态特性.它只与系统本身结构参数有关.3.传递函数不反映系统的物理结构.具有相同的传递函数,从信号传递关系来说,具有相同特性.4.传递函数只表明单输入、单输出信号传递关系.5.n ≥ m~
D. 如何由传递函数写出微分方程 求步骤
0初始条件下,
两边拉普拉斯变换
Y(s)+μ sY(s)+ks^2Y(s)=F(s)
传递函数 Y(s)/F(s)=1/(ks^2+μ s+1)
是个2阶系统。
建立系统和元件微分方程式的一般步骤如下:
①分析系统和各元件的工作原理,找出各物理量之间的关系,确定系统和元件的输入变量和输出变量。
②找出各元件输入变量和输出变量之间的内在联系,确定其内在联系所遵循的物理定律和化学定律,并依此列写原始方程式。
③对原始方程式进行数学处理,忽略次要因素,简化原始方程式。若元件具有非线性特性,则将非线性方程式线性化,建立线性方程式。消去系统的中间变量,最后求出描述系统输出量与输入量之间关系的运动方程式。
E. 传递函数怎么算
传递函数是指零初始条件下线性系统响应(即输出)量的拉普拉斯变换(或z变换)与激励(即输入)量的拉普拉斯变换之比。记作G(s)=Y(s)/U(s),其中Y(s)、U(s)分别为输出量和输入量的拉普拉斯变换。传递函数是描述线性系统动态特性的基本数学工具之一,经典控制理论的主要研究方法——频率响应法和根轨迹法——都是建立在传递函数的基础之上。传递函数是研究经典控制理论的主要工具之一。
把具有线性特性的对象的输入与输出间的关系,用一个函数(输出波形的拉普拉斯变换与输入波形的拉普拉斯变换之比)来表示的,称为传递函数。原是控制工程学的用语,在生理学上往往用来表述心脏、呼吸器官、瞳孔等的特性。
系统的传递函数与描述其运动规律的微分方程是对应的。可根据组成系统各单元的传递函数和它们之间的联结关系导出整体系统的传递函数,并用它分析系统的动态特性、稳定性,或根据给定要求综合控制系统,设计满意的控制器。以传递函数为工具分析和综合控制系统的方法称为频域法。它不但是经典控制理论的基础,而且在以时域方法为基础的现代控制理论发展过程中,也不断发展形成了多变量频域控制理论,成为研究多变量控制系统的有力工具。传递函数中的复变量s在实部为零、虚部为角频率时就是频率响应。
传递函数也是《积分变换》里的概念。对复参数s,函数f(t)*e^(-st)在(-∞,+∞)的积分,称为函数f(t)的(双边)拉普拉斯变换,简称拉氏变换(如果是在[0,+∞)内积分,则称为单边拉普拉斯变换,记作F(s),这是个复变函数。
设一个系统的输入函数为x(t),输出函数为y(t),则y(t)的拉氏变换Y(s)与x(t)的拉氏变换X(s)的商:W(s)=Y(s)/X(s)称为这个系统的传递函数。
传递函数是由系统的本质特性确定的,与输入量无关。知道传递函数以后,就可以由输入量求输出量,或者根据需要的输出量确定输入量了。
传递函数的概念在自动控制理论里有重要应用。
1、传递函数是一种数学模型,与系统的微分方程相对应。
2、是系统本身的一种属性,与输入量的大小和性质无关。
3、只适用于线性定常系统。
4、传递函数是单变量系统描述,外部描述。
5、传递函数是在零初始条件下定义的,不能反映在非零初始条件下系统的运动情况。
6、一般为复变量 S 的有理分式,即 n ≧ m。且所有的系数均为实数。
7、如果传递函数已知,则可针对各种不同形式的输入量研究系统的输出或响应。
8、如果传递函数未知,则可通过引入已知输入量并研究系统输出量的实验方法,确定系统的传递函数。
9、传递函数与脉冲响应函数一一对应,脉冲响应函数是指系统在单位脉冲输入量作用下的输出。
系统的输入函数:x(t);系统的输出函数为:y(t);对应的微分方程为ay ''+by'+cy = px' +qx (1)
a,b,c,p,q 均为常数;一撇表一阶导数、两撇表二阶导数.
对微分方程(1)两边作拉氏变换:(as²+bs+c)Y(s) = (ps+q)X(s)
其中Y(s)、X(s)分别为输出和输入函数的拉氏变换.由(2)可以解出(1)的传递函数:H(s)=Y(s)/X(s) = (ps+q)/(as²+bs+c)
即微分方程输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比即为传递函数
F. 传递函数具有什么特点
传递函数是一种数学模型,与系统的微分方程相对应;是系统本身的一种属性,与输入量的大小和性质无关;只适用于线性定常系统;传递函数是单变量系统描述,外部描述;传递函数是在零初始条件下定义的,不能反映在非零初始条件下系统的运动情况;
一般为复变量 S 的有理分式,即 n ≧ m。且所有的系数均为实数;如果传递函数已知,则可针对各种不同形式的输入量研究系统的输出或响应;如果传递函数未知,则可通过引入已知输入量并研究系统输出量的实验方法,确定系统的传递函数。
(6)传递函数属于什么数学模型扩展阅读
传递函数主要应用在三个方面: 确定系统的输出响应。对于传递函数G(s)已知的系统,在输入作用u(s)给定后,系统的输出响应y(s)可直接由G(s)U(s)运用拉普拉斯反变换方法来定出;
分析系统参数变化对输出响应的影响。对于闭环控制系统,运用根轨迹法可方便地分析系统开环增益的变化对闭环传递函数极点、零点位置的影响,从而可进一步估计对输出响应的影响;
用于控制系统的设计。直接由系统开环传递函数进行设计时,采用根轨迹法。根据频率响应来设计时,采用频率响应法。
G. 传递函数的定义
在工程中,传递函数(也称系统函数、转移函数或网络函数,画出的曲线叫做传递曲线)是用来拟合或描述黑箱模型(系统)的输入与输出之间关系的数学表示。 通常它是零初始条件和零平衡点下,以空间或时间频率为变量表示的线性时不变系统(LTI)的输入与输出之间的关系。然而一些资料来源中用“传递函数”直接表示某些物理量输入输出的特性,(例如二端口网络中的输出电压作为输入电压的一个函数)而不使用变换到S平面上的结果。
传递函数通常用于分析诸如单输入、单输出的滤波器系统中,主要用在信号处理、通信理论、控制理论。这个术语经常专门用于如本文所述的线性时不变系统(LTI)。实际系统基本都有非线性的输入输出特性,但是许多系统在标称参数范围内的运行状态非常接近于线性,所以实际应用中完全可以应用线性时不变系统理论表示其输入输出行为。
简单说明一下,下面的描述都是以复数为变量的。在许多应用中,足以限定(于是),从而将含有复参数的拉普拉斯变换简化为实参的傅里叶变换。
那么,对于最简单的连续时间输入信号和输出信号来说,传递函数所反映的就是零状态条件下输入信号的拉普拉斯变换与输出信号的拉普拉斯变换之间的线性映射关系:
或者
在离散时间系统中,应用Z变换,传递函数可以类似地表示成
这常常被称为脉冲传递函数。
从微分方程直接推导
考虑一个常系数线性微分方程
其中 u 和 r 是 t 的适当的光滑函数。L 是相关函数空间上定义的,将 u 变换为 r 的算子。这种方程可以用于以强迫函数 r 为变量约束输出函数 u 。传递函数写成算子的形式,是 L 的右逆,因为。
这个常系数齐次微分方程的解可以通过尝试找到。这个代换会产生特征多项式
在输入函数 r 的形式也为的时候,非齐次的情形也可以很容易的解决。在那种情况下,通过代入就可以发现当且仅当
把那当作传递函数的定义需要注意区分实数和复数的差异。这是受到 abs(H(s)) 表示增益,而用 -atan(H(s)) 表示相位滞后惯例的影响。传递函数的其他定义还有例如。
H. 数学模型——传递函数
1.微分方程
2.传递函数
3.方块图和等效变换
4.信号流图
二阶常系数方程
定义:是指线性定常系统在 零初始条件下 微分方程中的 输出量的拉氏变换 与 输入量的拉氏变换 之比
传递函数 z零点(分子)o p极点(分母)x
方块图的组成 :相加点,分支点,异种点不能互换(相加点和分支点不能互换),同种点互换无影响
相加点前移和分支点后移*G(s) 相加点后移 和分支点前移*1/G(s)
连接类型:串联(相乘),并联(相加),反馈
等效变换原则 :对于环节的所有输入输出量,变换前后各输入输出量之间的数字关系保持不变
环节用G(s)表示 系统闭环传函 表示
1.组成
放块图 信号流图:节点和支路组成的信号传递网络
节点:表示信号,以小圈圈表示
支路:节点之间的有向线段。支路的箭头表示信号的传输方向,支路上方标注的传递函数称为之路传输
1. 输入 节点(源点) :只有 输出 支路的节点;
2. 输出 节点(阱点) :只有 输入 支路的节点;
3.混合节点:既有输入支路又有输出支路的节点;
4.通路:沿支路箭头方向穿过各个相连支路的路线;
5. 前向通路 :起点在源点,终点在阱点的通路;
6.回路:与任一节点相交不多于一次,起点和终点为同一节点的通路;
7.互不接触回路:没有公共节点的回路;
8.互相接触回路:有公共节点的回路;
1.在系统方块图中将所有信号用小圆圈表示,得到信号节点连接图
2.在信号节点连线图上标示出所有支路的传递函数
P ——总输出(总传递函数)
n——从输入节点到输出节点的前向通道总数
Pk——第k个前向通路的总输出
L——回路
——流图特征式,计算方法
=1-流图中所有不同回路的回路传输之和-所有两两互不接触回路乘积之和-所有三个不接触回路乘积之和
k表示:第k个前向通路的特征余子式,其特征式 中除去与该前向通路接触的回路的剩余部分
步骤
1,找前向通路Pk
2,找回路
3,不接触的回路
4.求
I. 传递函数的常识
传递函数概念的适用范围限于线性常微分方程系统.当然,在这类系统的分析和设计中,传递函数方法的应用是很广泛的。下面是有关传递函数的一些重要说明(下列各项说明中涉及的均为线性常微分方程描述的系统):
1. 系统的传递函数是一种数学模型,它表示联系输出变量与输入变量的微分方程的一种运算方法;
2. 传递函数是系统本身的一种属性,它与输入量或驱动函数的大小和性质无关;
3. 传递函数包含联系输入量与输出量所必需的单位,但是它不提供有关系统物理结构的任何信息(许多物理上完全不同的系统,可以具有相同的传递函数,称之为相似系统);
4. 如果系统的传递函数已知,则可以针对各种不同形式的输入量研究系统的输出或响应,以便掌握系统的性质;
5. 如果不知道系统的传递函数,则可通过引入已知输入量并研究系统输出量的实验方法,确定系统的传递函数.系统的传递函数一旦被确定,就能对系统的动态特性进行充分描述,它不同于对系统的物理描述;
6. 用传递函数表示的常用连续系统有两种比较常用的数学模型。
J. 自动控制原理中,传递函数是_____域中的数学模型,频率特性是______域中的数学模型
传递函数是复频域模型,它将时域中的函数变成了复频域中关于s的函数。
频率特性是频率域中的数学模型,主要研究随频率的变化,环节输入输出的幅值、相位变化。
传递函数的拉式反变换是单位冲激响应,因为deta(t)的拉氏变换为1,所以冲击响应为G(s)*1=G(s),反拉式变换就成为了冲击响应的时域表达式
最小相位环节的零极点都具有负实部,在s右半平面没有零极点
一阶系统只有一个时间常数T表征系统,它的传递函数是1/(Ts+1),响应上看单调趋近稳态,因此不具有超调量。调节时间为3T