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自动控制原理__1 控制系统的信号流图信号流图是系统中各变量间相互关系以及信号传递过程的一种图解方法。在支路上标出增益,即传递函数。信号流图也是代数方程组的图形化表示。信号流图由支路和节点组成。节点代表变量,用小圆圈表示。支路代表信号流向,用箭头表示。 2 信号流图的建立依据信号流图可以根据代数方程组来建立; 信号流图也可以根据方框图来建立。 3 1 ( ) G s 2 ( ) G s ( ) H s 3 ( ) G s - ( ) R s ( ) F s ( ) Y s + ( ) F s ( ) R s ( ) Y s ( ) s?( ) Y s 回路源点阱点( ) H s ? 3 ( ) G s 2 ( ) G s 1 ( ) G s 1 1 4 信号流图使用的术语节点节点所表示的变量等于流入该节点的信号的和。从节点流出的每一分支中的信号都等于该节点所表示的变量。节点处不标正负号,符号一律由支路传输体现。支路支路的增益也称为传输,相当于传递函数。输入节点系统中输入信号所对应的节点称为输入节点,也称为源点。 5 输出节点系统中输出信号所对应的节点称为输出节点。为了明显表示输出节点,一般用一个传输为 1的支路将其引出,称为阱点。通路沿着支路箭头所指的方向穿过各相连支路的路径称为通路。开通路如果通路与任一节点的相交不多于一次,则称为开通路。回路如果通路的终点就是起点,而与其他任何节点相交不多于一次,则称为闭合通路或回路。 6 回路增益回路中各支路传输的乘积叫做回路增益。不接触回路如果不同回路之间没有任何共有节点(共有变量),则称为不接触回路。前向通路如果从输入节点到输出节点的通路上,通过任何节点不多于一次,则称该通路为前向通路。前向通路中各支路传输的乘积,称为前向通路增益, 相当于方框图中的前向通道传递函数。 7 控制系统的信号流图控制系统的信号流图可以根据系统运动方程的拉氏变换式所构成的代数方程来绘制。 8 控制系统方框图与信号流图的对照( ) G s ( ) R s ( ) Y s ( ) G s ( ) R s ( ) Y s ( ) G s ( ) R s ( ) Y s 1 1 ( ) Y s ( ) s?( ) H s ?( ) G s ( ) s?( ) Y s ( ) H s ( ) R s- 9 1 ( ) G s ( ) s?( ) Y s ( ) H s ( ) R s- 2 ( ) G s ( ) F s + ( ) F s ( ) R s ( ) Y s ( ) Y s ( ) s? 1 ( ) G s 2 ( ) G s ( ) H s ? 111 10 ( ) G s ( ) s?( ) Y s ( ) H s ( ) R s- ( ) F s + ( ) F s ( ) R s ( ) Y s ( ) Y s ( ) s?( ) G s 1 ( ) H s ? 111