2-4-1方框图及等效变换.ppt

§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(Function Block Diagram)：表示输入到输出单向传输间的函数关系。 信号线(Signal Line)：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。 2. 系统结构图的建立 （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。 例：画出下列R-C网络的结构图 2.4.2 结构图的等效变换和简化 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。 例1：化简如图所示系统结构图，并求系统传递函数Φ(s)=C/R * * 比较点/合成点/综合点(Summing Point)：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(Branch Point)：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。 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: 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。 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 9.结构图简化举例 解：由题意得： 即：