最新信号系统-6分解教学讲义PPT课件.ppt

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1、信号系统-6分解二、分类：策动点函数：激励与响应在同一端口策动点导纳策动点阻抗转移函数：激励和响应不在同一端口（传输函数）2三、系统函数H(s)求法1、h(t)H(s)2、H(s)=H(p)

2、p=s3、零状态下微分方程H(s)4、零状态下复频域电路模型H(s)5、系统模拟框图、信号流图H(s)练习1：已知某系统模型为求系统函数H(s)3例2：线性时不变电路的模型如下，且已知激励i(t)=U(t)，响应为u(t)，且iL(o-)=1A，uc(o-)=1V。求:1)H(s)；2)h(t)；3)全响应u(t

3、)。解：零状态分量1)零状态下求H(s)3)求全响应：2）求单位冲激响应h(t)7零输入分量全响应：iL(o-)=1A，uc(o-)=1V8例3：确定图示系统频率特性。解：因为H(s)收敛域含j轴，故有9例4：某系统的系统函数为解：1）H(s)收敛域求频率特性和激励f(t)=100cos(2t+45°)时系统的正弦稳态响应y(t)。含j轴，有)452cos(100)()2°+=ttf106-3系统函数的零、极点分析例1：极点：零点：特点：极点决定系统的固有频率或自然频率。零、极点决定于系统时域特性。一、系

4、统函数的零点与极点11例：零极点图：（2）研究系统零极点意义：1.可预测系统的时域特性；2.确定系统函数H(s);3.描述系统的频响特性；4.说明系统正弦稳态特性；5.研究系统的稳定性。练习：H(s)的零极点分布如图示，且H(0)=4，求H(s)。12零极点图几何意义：13二、零点与极点分布与系统的时域特性1、H(s)极点在s左半平面单实极点：共轭极点：重实极点：重共轭极点：XX(2)XXX(2)X(2)142、H(s)极点在s右半平面单实极点：共轭极点：重实极点：重共轭极点：XXXX(2)X(2)X(2)1

5、53、H(s)极点在j轴单实极点：共轭极点：重实极点：重共轭极点：X(2)X(2)XXX(2)16结论：1)h(t)随时间变化的规律取决于H(s)的极点分布位于左半平面极点对应：暂态分量位于右半平面极点对应：不稳定分量位于j轴单极点对应：有界稳态分量位于j轴重极点对应：不稳定分量2)h(t)幅值大小、相位等取决于H(s)的零点、极点3)稳定工作系统应满足：所以，系统稳定的条件：H(s)极点全部位于s左半平面。17三、H(s)零、极点分布与系统的频率特性其中：18矢量随频率的变化（振幅）（相位）196-4

6、系统模拟框图与信号流图一、系统的方框图2、基本连接方式1、基本模拟单元Y(s)并联：级联：反馈：20二、系统的信号流图1、信号流图：反映系统功能和信号流向的点、线集合图.点：表示系统的变量或信号，称为节点；线：表示信号流向的有向线段，称为支路。基本术语：节点分类：源点、汇点、和点、分点；支路增益：节点间信号的传输函数；通路：从一个节点到另一个节点的路径。前向通路开通路闭通路流图特性：1）信号只能沿支路方向传输；2）支路输出为其输入信号与支路增益的乘积；3）节点信号为输入该节点的各支路信号之和。x1x2x1=F

7、H1-H4x2x2=x1H2Y=x2H3+FH5例:由上述流图求H(s).21三、梅森(Meson)公式（由信号流图求系统函数的公式）其中：流图特征行列式Li—第i个回路增益；LiLj—两个互不接触的回路增益乘积之和；Li—所有回路增益之和；LiLj—两个互不接触的回路增益乘积；LiLjLk—三个互不接触的回路增益乘积；LiLjLk—三个互不接触的回路增益乘积之和；Pi—第i个前向通路增益；i—除去第i个前向通路的子图特征行列式。22（1）(2)例：求系统函数H(s)。前向通路P1:前向通路P2:流图

8、特征行列式流图特征行列式:前向通路P1:前向通路P2:前向通路P3:23（3）24四、信号流图的构造构建途径：1）微分方程；2）模拟框图；3）电路图。练习：已知微分方程，画出系统信号流图。例1：已知微分方程求流图。25例2：图示系统，欲使H(s)=2，求系统函数H1(s)。欲使H(s)=2，即：26解：找电路变量列方程按电路变量关系画流图按要求由梅森公式求H(s)例3：由电路图确定信号流图，并求电路输入阻抗。276-5系统的模拟一、直接型：由H(s)直接根据梅森公式的意义模拟系统。例：练习：直接型直接型

9、28二、级联型：H(s)分解为多个简单因式的乘积后模拟系统。例：练习：F(s)Y(s)29三、并联型：H(s)分解为多个简单因式的之和后模拟系统。例：练习：F(s)Y(s)30四、混合型：有直接型、并联型、级联型组成。例：说明：1）线性系统的模拟不是唯一的；2）实际模拟需适当调整系统的参数或部分结构。求系统直接、级联、并联三种模拟框图。练习：已知某系统函数为316-6系统的稳定性分析一、定义若一个系