第三节 系统动态结构图.

1、2022-5-3112022-5-312一、系统结构图的基本概念一、系统结构图的基本概念结构图结构图 系统动态结构图，又称框图，是系统数学模型的图解形式。可以形象直观地描述系统中各元件间的相互关系及其功能以及信号在系统中的传递、变换过程。 2022-5-3131 1信号线信号线 带有箭头的直线，箭头表示信号的带有箭头的直线，箭头表示信号的传递方向，直线旁标记信号的时间函传递方向，直线旁标记信号的时间函数或象函数。数或象函数。2 2信号引出点（线）信号引出点（线）/ /测量点测量点 表示信号引出或测量的位置和传递方向。同一信号线上引出的信号，表示信号引出或测量的位置和传递方向。同一信号线上引出的

2、信号，其性质、大小完全一样。其性质、大小完全一样。 二二 系统结构图的基本要素系统结构图的基本要素 2022-5-314 注意量纲和符号注意量纲和符号! !2022-5-3152022-5-316 三三 系统结构图的建立步骤系统结构图的建立步骤 建立系统方框图的：建立系统方框图的： ( (1)1)建立系统建立系统( (或元件或元件) )的原始微分方程；的原始微分方程； ( (2)2)对微分方程进行对微分方程进行LaplaceLaplace变换，并根据各变换，并根据各LaplaceLaplace变换变换式中的因果关系，绘出相应的方框图；式中的因果关系，绘出相应的方框图； ( (3)3)按照信号在

3、系统中传递或变换的过程，依次将各传递按照信号在系统中传递或变换的过程，依次将各传递函数方框图连接起来函数方框图连接起来( (同一变量的信号通路连接在一起同一变量的信号通路连接在一起) )，系，系统输入量置于左端，输出量置于右端。统输入量置于左端，输出量置于右端。例题例题1 1、2 2（练习）（练习）2022-5-317四、结构图的等效变化和简化四、结构图的等效变化和简化 原则：变换前后数学关系的保持不变，因而也称原则：变换前后数学关系的保持不变，因而也称为结构图的等效变换。由于传递函数是以复数为结构图的等效变换。由于传递函数是以复数S为变量的代数方程，所以也称为简单的代数运算。为变量的代数方程

4、，所以也称为简单的代数运算。 分类：环节的合并，另一类是信号点的分支点或分类：环节的合并，另一类是信号点的分支点或相加点的移动。相加点的移动。2022-5-318特点：前一环节的输出量就是后一环节的输入量。特点：前一环节的输出量就是后一环节的输入量。 )()()()()()()()()()()()()()()()(123231212211sRsGsGsGsUsGsCsRsGsGsUsGsUsRsGsU123( )( )( )( )( )( )C sG s G s G sG sR sR R( (s s) )G G( (s s) )C C( (s s) )（b b） （1 1）串联连接）串联连接

5、R R( (s s) )C C( (s s) )（a a）)(1sU)(2sU)(1sG)(2sG)(3sGniisGsG1)()(结论：串联环节的等效传递函数结论：串联环节的等效传递函数 等于所有传递函数的乘积。等于所有传递函数的乘积。（一）环节的合并（一）环节的合并2022-5-319 G G( (s s) )（b b）R R( (s s) )C C( (s s) )特点：各环节的输入信号是相同的，输出特点：各环节的输入信号是相同的，输出C(s)为各环节的输出之和为各环节的输出之和（2 2）并联连接）并联连接（a a）R R( (s s) )C C( (s s) )(2sG)(1sG)(3

6、sG)(2sC)(1sC)(3sC)()()()()()()()()()()()()()(321321321sRsGsGsGsRsGsRsGsRsGsCsCsCsC)()()()()()(321sGsGsGsGsRsC结论：并联环节的等效传递函数等于结论：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所有并联环节传递函数的代数 和。和。)()(1sGsGnii2022-5-3110（3 3）反馈连接接）反馈连接接负反馈的传递函数：负反馈的传递函数：正反馈的传递函数：正反馈的传递函数：2022-5-3111例：试求下图所示的闭环传递函数例：试求下图所示的闭环传递函数2022-5-3112（二）信号相加点及分支点的移动（二）信号相加点及分支点的移动（1）相加点从环节的输入端移到输出端：）相加点从环节的输入端移到输出端：（2）相加点从环节的输出端移到输入端：）相加点从环节的输出端移到输入端：2022-5-3113（3）分支点从单元的输入端移到输出端（分支点后移）：）分支点从单元的输入端移到输出端（分支点后移）：（4）分支点从单元的）分支点从单元的输出端输出端移到移到输入端（分支点前移）输入端（分支点前移）：2022-5-3114（5）两个分支点、相加点之间可以互换：）两个分支点、相加点之间可以互换：（6）相