方框图及等效变换.ppt

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1、§2.4结构图与信号流图结构图及其等效变换2.4.1系统结构图的组成与绘制1.结构图的组成方框/环节(FunctionBlockDiagram)：表示输入到输出单向传输间的函数关系。信号线(SignalLine)：带有箭头的直线，箭头表示信号的流向，在直线旁标记信号的时间函数或象函数。比较点/合成点/综合点(SummingPoint)：两个或两个以上的输入信号进行加减比较的元件。“+”表示相加，“-”表示相减。“+”号可省略不写。分支点/引出点/测量点(BranchPoint)：表示信号测量或引出的位置。注意：同一位置引出的信号大小和性质完全一样。2.系统

2、结构图的建立（1）考虑负载效应分别列写系统各元部件的微分方程或传递函数，并将它们用动态结构图表示。（2）根据各元部件的信号流向，用信号线依次将各环节的动态结构图连接起来，便可得到系统的结构图。一阶RC网络例：画出下列RC电路的结构图解：由图利用KVL及电容元件特性可得：对其进行拉氏变换得：将两图组合起来，得到一阶RC网络的结图:例：画出下列R-C网络的结构图解：（1）根据电路定理列出方程，写出对应的拉氏变换，也可直接画出该电路的运算电路图如图(b)；（2）根据列出的式子作出对应的框图；（3）根据信号的流向将各方框依次连接起来。2.4.2结构图的等效变换和简

3、化为了由系统的结构图方便地写出它的闭环传递函数，通常需要对结构图进行等效变换。结构图的等效变换必须遵守一个原则，即变换前后各变量之间的传递函数保持不变。在控制系统中，任何复杂系统主要由相应环节经串联、并联和反馈三种基本形式连接而成。1.串联连接特点：前一环节的输出量就是后一环节的输入量。结论：串联环节的等效传递函数等于所有传递函数的乘积。2.并联连接特点：各环节的输入信号是相同的，均为R(s)，输出C(s)为各环节的输出之和，即:结论：并联环节的等效传递函数等于所有并联环节传递函数的代数和。3.反馈连接“+”——正反馈“－”——负反馈——闭环传递函数4.引

4、出点前移与后移(1)引出点前移(2)引出点后移5.比较点的前移与后移(1)比较点前移(2)比较点后移6.交换或合并比较点7.交换比较点或引出点(一般不用）注意：相邻比较点和引出点位置不能简单互换8.负号在支路上移动例1：化简如图所示系统结构图，并求系统传递函数Φ(s)=C/R9.结构图简化举例解：由题意得：即：例2：化简如图所示系统结构图，并求系统传递函数Φ(s)=C/R方法一：将中间的引出点后移，然后进行化简如①方法二：将后一个比较点前移，然后进行化简如②方法三：将中间的比较点后移，然后进行化简如③方法四：将后面的引出点前移，然后进行化简如④①②③④方法

5、二G2H1G1G3综合点移动G1G2G3H1错！G2无用功向同类移动G1例3：化简如图所示系统结构图