第四节 系统信号流图及梅逊公式.ppt

利用Mason 求如图所示系统的闭环传递函数。 某系统的信号流图 习题3－20 解： 5 4 2 1 5 4 6 1 2 = G G G G P 6 前向通路有3个 4个单独回路 互不接触 从原理图画系统方块图的方法 方块图的简化 基本连接方式串联、并联和反馈的简化 比较点、分支点的移动 信号流图及Mason 总结 第三章 系统数学模型 机械工程控制基础 第四节 系统信号流图及梅逊公式 主讲人 ：王 辉 信号流图是线性代数方程组结构的一种图形表达。 设一组线性方程式如下： 信号流图的表示形式 一、几个定义 输入节点（或源节点）：只有输出支路的节点,如x1、x5。 输出节点（或阱节点）：只有输入支路的节点,如x4。 混合节点：既有输出支路，又有输入支路的节点,如：x2、x3。 传 输：两个节点之间的增益叫传输。如：x1→x2之间的增 益为a，则传输也为a。 前向通路：信号由输入节点到输出节点传递时，每个节点只通 过一次的通路称为前向通路。如：x1→x2→x3→x4 。 前向通路总增益：前向通路上各支路增益的乘积 如：x1→x2→x3→x4总增益abc。 回 路：通路的起点就是通路的终点，并且与其它节点相交不 多于一次的闭合通路叫回路。 回路增益：回路中，所有支路增益的乘积。图中有两 个回 路，一个是x2→x3→x2，其回路增益为be， 另一个 回 是x2→x2，又叫自回路，其增益为d。 不接触回路：指相互间没有公共节点的回路。图中无。 信号流图与结构图的对应关系 信号流图 结构图 源节点 输入信号 阱节点 输出信号 混合节点 比较点，引出点 支路 环节 支路增益 环节传递函数 前向通路 回路 互不接触回路 二、信流图的性质及运算法则 1、每一个节点表示一个变量，并可以把所有 输入支路信号迭加再传送到每一个输出支 路。 2、支路表示了一个信号对另一个信号的函数 关系。支路上的箭头方向表示信号的流向。 3、混合节点可以通过增加一个增益为1的支路 变成为输出节点,且两节点的变量相同。 信流图运算法则： 三、控制系统的信号流程图 四、梅逊 (Mason)公式 : — 特征式 — 前向通路的条数 — 第k条前向通路的总增益 — 所有不同回路的回路增益之和 — 两两互不接触回路的回路增益乘积之和 — 互不接触回路中，每次取其中三个的回路增益乘积之和 — 第k条前向通路的余子式(把与第k条前向通路接触的回 路去除，剩余回路构成的子特征式 例3-23 利用梅逊公式，求：C（s）/R（s） 解：画出该系统的信号流程图 该系统中有四个独立的回路： L1 = -G4H1 L2 = -G2G7H2 L3 = -G6G4G5H2 L4 = -G2G3G4G5H2 互不接触的回路有一个L1 L2。所以，特征式 Δ=1-（L1 + L2 + L3 + L4）+ L1 L2 该系统的前向通道有三个： P1= G1G2G3G4G5 Δ1=1 P2= G1G6G4G5 Δ2=1 P3= G1G2G7 Δ3=1-L1 因此，系统的闭环系统传递函数C(s) / R(s)为 例3-24：画出信号流图，并利