2.4 系统框图和信号流图.ppt

系统框图和信号流图
系统方框图
系统方框图的简化
控制系统的传递函数
系统信号流图和梅森公式
系统方框图
基本概念
方框图的结构要素
系统方框图的建立
举例
基本概念
系统方框图
系统方框图是系统数学模型的图解表示。
系统方框图的优点
依据信号的流向将各个环节的方框图连接起来,能够容易的构成整个系统。
可直观、形象地描述系统中信号传递、变换的过程。
采用系统方框图便于进行系统分析和研究。
采用系统方框图可以更容易求取系统的传递函数。
系统框图和传递函数一样,包含了与系统动态性能有关的信息,但和系统的物理结构无关。
不同的物理系统,可以用同一框图表示。
同一系统,可以画出许多不同的系统框图。
基本概念
框图分类
结构框图:将系统中各元件的名称或功能写在框图单元中,并标明它们的连接顺序和信号流向。主要用来说明系统构成和工作原理。
函数框图:把元件或环节的传递函数写在框图单元内,并用表明信号传递方向的箭头将这些框图单元连接起来。主要用来说明环节特性、信号流向及变量关系,便于分析系统。
结构框图和函数框图
方框图的结构要素
函数方框
如右图所示,图中指向方框的箭头表示输入,从方框出来的箭头表示输出,箭头上标明了相应的信号,G(s)表示传递函数。
方框图的结构要素
求和点(比较点)
如右图所示,求和点代表两个或者两个以上的输入信号进行相加或者相减的元件,亦称比较器。箭头上的“+”号或者“-”号表示信号相加或者相减,相加减的量应具有相同的量纲。
求和点可以有多个输入,但是输出是唯一的。
方框图的结构要素
信号引出线
信号引出线如右图所示,表示信号引出和测量的位置,同一位置引出的几个信号,在大小和性质上完全一样。
系统方框图的建立步骤
建立系统各元件部件(即环节)的微分方程。
应特别注意明确信号的因果关系,即分清元件方程的输入量和输出量。
输入项写在方程等式右侧,输出项写在方程等式左侧。
对微分方程进行拉氏变换,并绘出相应的方框图。
输入量置于左端,输出量置于右端。
依次连接各元部件方框图,得到系统的方框图。
按照信号在系统中传递转换的过程,依次将各元部件的方框图连接起来(同一变量的信号通路连接在一起),便得到系统的方框图。

如图所示为无源RC电网络,输入端电压ui(t),输出端电压uo(t)分别为系统的输入量和输出量,试绘制该系统的系统方框图。