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1、2022-5-3112022-5-312一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的基本概念一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的基本概念結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖,又稱框圖,是系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的圖解形式??梢孕蜗笾庇^地描述系統(tǒng)中各元件間的相互關(guān)系及其功能以及信號在系統(tǒng)中的傳遞、變換過程。 2022-5-3131 1信號線信號線 帶有箭頭的直線,箭頭表示信號的帶有箭頭的直線,箭頭表示信號的傳遞方向,直線旁標記信號的時間函傳遞方向,直線旁標記信號的時間函數(shù)或象函數(shù)。數(shù)或象函數(shù)。2 2信號引出點(線)信號引出點(線)/ /測量點測量點 表示信號引出或測量的位置和傳遞方向。同一信號線上引出的信號,表示信號引出或測量的位置和傳遞方向。同一信號線上引出的
2、信號,其性質(zhì)、大小完全一樣。其性質(zhì)、大小完全一樣。 二二 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的基本要素系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的基本要素 2022-5-314 注意量綱和符號注意量綱和符號! !2022-5-3152022-5-316 三三 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的建立步驟系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的建立步驟 建立系統(tǒng)方框圖的:建立系統(tǒng)方框圖的: ( (1)1)建立系統(tǒng)建立系統(tǒng)( (或元件或元件) )的原始微分方程;的原始微分方程; ( (2)2)對微分方程進行對微分方程進行LaplaceLaplace變換,并根據(jù)各變換,并根據(jù)各LaplaceLaplace變換變換式中的因果關(guān)系,繪出相應(yīng)的方框圖;式中的因果關(guān)系,繪出相應(yīng)的方框圖; ( (3)3)按照信號在
3、系統(tǒng)中傳遞或變換的過程,依次將各傳遞按照信號在系統(tǒng)中傳遞或變換的過程,依次將各傳遞函數(shù)方框圖連接起來函數(shù)方框圖連接起來( (同一變量的信號通路連接在一起同一變量的信號通路連接在一起) ),系,系統(tǒng)輸入量置于左端,輸出量置于右端。統(tǒng)輸入量置于左端,輸出量置于右端。例題例題1 1、2 2(練習(xí))(練習(xí))2022-5-317四、結(jié)構(gòu)圖的等效變化和簡化四、結(jié)構(gòu)圖的等效變化和簡化 原則:變換前后數(shù)學(xué)關(guān)系的保持不變,因而也稱原則:變換前后數(shù)學(xué)關(guān)系的保持不變,因而也稱為結(jié)構(gòu)圖的等效變換。由于傳遞函數(shù)是以復(fù)數(shù)為結(jié)構(gòu)圖的等效變換。由于傳遞函數(shù)是以復(fù)數(shù)S為變量的代數(shù)方程,所以也稱為簡單的代數(shù)運算。為變量的代數(shù)方程
4、,所以也稱為簡單的代數(shù)運算。 分類:環(huán)節(jié)的合并,另一類是信號點的分支點或分類:環(huán)節(jié)的合并,另一類是信號點的分支點或相加點的移動。相加點的移動。2022-5-318特點:前一環(huán)節(jié)的輸出量就是后一環(huán)節(jié)的輸入量。特點:前一環(huán)節(jié)的輸出量就是后一環(huán)節(jié)的輸入量。 )()()()()()()()()()()()()()()()(123231212211sRsGsGsGsUsGsCsRsGsGsUsGsUsRsGsU123( )( )( )( )( )( )C sG s G s G sG sR sR R( (s s) )G G( (s s) )C C( (s s) )(b b) (1 1)串聯(lián)連接)串聯(lián)連接
5、R R( (s s) )C C( (s s) )(a a))(1sU)(2sU)(1sG)(2sG)(3sGniisGsG1)()(結(jié)論:串聯(lián)環(huán)節(jié)的等效傳遞函數(shù)結(jié)論:串聯(lián)環(huán)節(jié)的等效傳遞函數(shù) 等于所有傳遞函數(shù)的乘積。等于所有傳遞函數(shù)的乘積。(一)環(huán)節(jié)的合并(一)環(huán)節(jié)的合并2022-5-319 G G( (s s) )(b b)R R( (s s) )C C( (s s) )特點:各環(huán)節(jié)的輸入信號是相同的,輸出特點:各環(huán)節(jié)的輸入信號是相同的,輸出C(s)為各環(huán)節(jié)的輸出之和為各環(huán)節(jié)的輸出之和(2 2)并聯(lián)連接)并聯(lián)連接(a a)R R( (s s) )C C( (s s) )(2sG)(1sG)(3
6、sG)(2sC)(1sC)(3sC)()()()()()()()()()()()()()(321321321sRsGsGsGsRsGsRsGsRsGsCsCsCsC)()()()()()(321sGsGsGsGsRsC結(jié)論:并聯(lián)環(huán)節(jié)的等效傳遞函數(shù)等于結(jié)論:并聯(lián)環(huán)節(jié)的等效傳遞函數(shù)等于 所有并聯(lián)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的代數(shù)所有并聯(lián)環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的代數(shù) 和。和。)()(1sGsGnii2022-5-3110(3 3)反饋連接接)反饋連接接負反饋的傳遞函數(shù):負反饋的傳遞函數(shù):正反饋的傳遞函數(shù):正反饋的傳遞函數(shù):2022-5-3111例:試求下圖所示的閉環(huán)傳遞函數(shù)例:試求下圖所示的閉環(huán)傳遞函數(shù)2022-5-3112(二)信號相加點及分支點的移動(二)信號相加點及分支點的移動(1)相加點從環(huán)節(jié)的輸入端移到輸出端:)相加點從環(huán)節(jié)的輸入端移到輸出端:(2)相加點從環(huán)節(jié)的輸出端移到輸入端:)相加點從環(huán)節(jié)的輸出端移到輸入端:2022-5-3113(3)分支點從單元的輸入端移到輸出端(分支點后移):)分支點從單元的輸入端移到輸出端(分支點后移):(4)分支點從單元的)分支點從單元的輸出端輸出端移到移到輸入端(分支點前移)輸入端(分支點前移):2022-5-3114(5)兩個分支點、相加點之間可以互換:)兩個分支點、相加點之間可以互換:(6)相
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