结构图与信号流图

《结构图与信号流图》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2-3结构图与信号流图引言一、结构图的基本单元和等效规则五、闭环系统的传递函数二、信号流图的组成和性质三、信号流图的绘制四、Mason公式由单向运算框图和信号流向线组成的描写一般系统中信号传递关系的定量分析图形。何谓结构图何谓信号流图由单向增益支路和节点运算框图和信号流向线组成的描写线性系统信号流的定量分析图形。引言共同点都是描述系统各元部件之间信号传递关系的数学图形，它们表示系统中各变量间的因果关系以及对各变量所进行的运算。结构图信号流图应用范围非线性系统连续系统离散系统混合系统线性时不变纯线

2、性系统纯离散系统人工计算稍烦直接简明SIMULINK直接对应图形编程无对应关系两种图比较1、结构图的基本单元（1）信号线带箭头的直线（2）引出点（或测量点）u(t),U(s)信号引出或测量位置一、结构图的基本单元和等效规则u(t),U(s)u(t),U(s)箭头表示信号的流向同一位置引出的信号在数值和性质方面完全相同在直线旁标注信号的时间函数或象函数（3）比较点（或综合点）表示对两个以上信号进行加减运算（4）框图（或环节）方框表示对信号进行的数学变换G(s)u(t)U(s)c(t)C(s)C(s

3、)=G(S)*U(S)“＋”表示相加；“－”表示相减“＋”可忽略不写方框内写入元部件或系统的传递函数分别列写各元部件的运动方程，并在零初始条件下进行Laplace变换。绘制系统结构图基本步骤：(2)根据各元部件在系统中的工作关系，确定其输入量和输出量，并按照各自的运动方程化出每个元部件的方框图。(3)用信号线按信号流向依次将各元部件的方框连接起来。例1：画出下列RC网络的方块图。若重新选择一组中间变量，会有什么结果呢？(刚才中间变量为i,u1,i2，现在改为I,I1,I2)从右到左列方程：这个结

4、构与前一个不一样，选择不同的中间变量，结构图也不一样，但是整个系统的输入输出关系是不会变的。绘图从左向右列方程组将上页方程改写如下相乘的形式：绘图：U(s)为输入，画在最左边。绘图：U(s)为输入，画在最左边。这个例子不是由微分方程组——代数方程组——结构图，而是直接列写s域中的代数方程，画出了结构图。如果在这两极R-C网络之间接入一个输入阻抗很大而输出阻抗很小的隔离放大器，如图2-22所示。则此电路的方块图如图(b)所示。2、结构图的等效变换和简化(1)串联R(s)G1(s)U(s)G2(s

5、)C(s)U(s)=G1(s).R(s)G(s)=G1(s).G2(s)R(s)G(s)C(s)结论：N个方框串联的等效传递函数等于N个传递函数之乘积。C(s)=G2(s).U(s)整理C(s)=G1(s).G2(s).R(s)(2)并联有C1(s)=G1(s).R(s)G(s)=G1(s)±G2(s)R(s)G(s)C(s)结论：N个方框并联的等效传递函数等于N个传递函数之代数和。G1(s)C(s)G2(s)±C1(s)C2(s)C2(s)=G2(s).R(s)整理C(s)=[G1(s)±G2

6、(s)].R(s)(3)反馈有C(s)=G(s)*E(s)结论：闭环传递函数“+”正反馈“-”负反馈G(s)C(s)H(s)±B(s)=H(s)*C(s)E(s)=R(s)±B(s)整理有：R(s)C(s)(4)比较点的移动(1)比较点前移（2)比较点后移(1)引出点前移（2)引出点后移(5)引出点的移动例【2-14】简化下图，并写出系统的传递函数例【2-15】简化下图，并写出系统的传递函数比较点前移引出点后移二、信号流图的组成及性质梅森Mason利用图示法描述一个或一组线性代数方程式。由[节点

7、]和[支路]组成的一种信号传递网络。(2)基本单元a节点：代表变量，用小圆圈表示。b支路：代表因果关系的乘法因子，表示两个变量之间的传递方向及增益，用单向线段表示。(1)起源(3)基本性质节点代表变量每个节点变量等于所有流入该节点的信号之代数和。从该节点流出的信号都等于该节点变量。支路代表因果关系的乘法因子。相当于乘法器，信号流经支路时，被乘以支路增益而变换为另一信号。在支路上信号传递是单向的。信号流图不是唯一的。1G(s)-H(s)C(s)R(s)E(s)1(4)典型信号流图由图得：(5)常用

8、术语【源节点】【输入节点】:只有信号输出支路，没有信号输入支路。e1abcdfghC(s)R(s)输入节点输出节点混合节点混合节点【阱节点】【输出节点】：只有信号输入支路，没有信号输出支路。【混合节点】：既有信号输出支路，又有信号输入支路。【前向通路】：信号从输入节点到输出节点传递时，每个节点只通过一次的通路。前向通路上个支路增益的乘积称为【前向通路总增益】。【回路】【单独回路】：起点和终点在同一节点，而且信号通过每个节点不多于一次的闭合通路。【不接触回路】：回路之间没有公共节点。前向通路前向通