第四节动态结构图PPT课件.ppt

Ø　　方块图方块图不能表示各变量之间的数量关系；不能表示各变量之间的数量关系；Ø　　传递函数传递函数不能表示信号的传递不能表示信号的传递第四节　动态结构图第四节　动态结构图动动态态结结构构图图是是系系统统数数学学模模型型的的另另一一种种形形式式－－－－图图形形数数学学模模型型，，它它能能直直观观的的表表示示出出系系统统中中各各变变量量之间的数学关系及信号的传递过程之间的数学关系及信号的传递过程一、建立动态结构图的一般方法一、建立动态结构图的一般方法二、动态结构图的二、动态结构图的等效变换与化简等效变换与化简 G(s)R(s)C(s)G(s)R(s)C(s)C(s) = R(s) • G(s)X(s)Y(s)传递函数与结构图传递函数与结构图Ts+1Y(s)X(s)这样可以吗？这样可以吗？例例: 设设RC电路如图所示画出系统的动态结构图电路如图所示画出系统的动态结构图uruc+-CiR RC电路电路解：解： 先求微分方程先求微分方程再求零初态下的拉氏变换再求零初态下的拉氏变换信号线、比较点、方框和引出点信号线、比较点、方框和引出点 一、一、 建立动态结构图的一般方法建立动态结构图的一般方法绘制双绘制双T T网络结构图网络结构图R1C1C2ur(t)uc(t)Ur(s)Uc(s)sc11R11I1(s)sc21Ur(s)Uc(s)sc11sc21I2(s)U1(s)I2(s)U1(s)U1(s)Uc(s)R21I2(s)I1(s)R25绘制动态结构图的一般步骤为绘制动态结构图的一般步骤为:（（1））确定系统中各元件或环节的传递函数。

确定系统中各元件或环节的传递函数2））绘出各环节的方框，方框中标出其传绘出各环节的方框，方框中标出其传 递函数、输入量和输出量递函数、输入量和输出量3））根据信号在系统中的流向，依次将各根据信号在系统中的流向，依次将各 方框连接起来方框连接起来绘制动态结构图绘制动态结构图输出输出输入输入扰动扰动练习题练习题1 1绘制动态结构图绘制动态结构图R(s)k1C(s)T2X2(s)k2X1(s)C(s)N(s)E(s)=R(s)-C(s) ①① E(s)-X4(s)H(s)=X1(s) ⑤⑤N(s)+X4(s)=C(s) ②② X2(s)=X1(s)G1(s) ⑥⑥X4(s)=X3(s)G2(s) ③③X3(s)=X2(s)+R(s)G4(s)+N(s)G3(s) ④④ 描述系统动态性能的方程组如下，试绘制以描述系统动态性能的方程组如下，试绘制以R(s)为输入为输入信号、信号、C(s)为输出信号、为输出信号、N(s)为干扰信号的系统结构图。

为干扰信号的系统结构图R(s)E(s)X1(s)G1(s)X2(s)G4(s)G3(s)X3(s)N(s)G2(s)X4(s)C(s)C(s)H(s)X4(s)练习题练习题2 2 系统的动态结构图直观地反映了系统内系统的动态结构图直观地反映了系统内部各变量之间的动态关系将复杂的动态结部各变量之间的动态关系将复杂的动态结构图进行化简可求出传递函数构图进行化简可求出传递函数等效变换：等效变换：被变换部分的被变换部分的输入量输入量和和输出量输出量之间的数学关系，在变换前后保持不变之间的数学关系，在变换前后保持不变二、二、 动态结构图的等效变换与化简动态结构图的等效变换与化简1．动态结构图的等效变换．动态结构图的等效变换结构图的三种基本形式结构图的三种基本形式(1) 串联串联X1(s)G1(s)G2(s)X(s)Y(s)G(s)X(s)Y(s)＝＝(2) 并联并联X(s)G2(s)G1(s)Y1(s)Y2(s)Y(S)G(s)X(s)Y(s)C(s)G(s)H(s)R(s)(3) 反馈反馈R(s)C(s)单位负反馈时：单位负反馈时：G(s)H(s)E(s)R(s)C(s)“+”——负反负反 馈馈前向通路传函前向通路传函回路传函回路传函“-”——正反馈正反馈开环传函开环传函练习：练习：G2G1G1+G2G2G1G1HG2相邻相邻综合点、综合点、相邻相邻引出点引出点的移动的移动引出点相对方框的移动引出点相对方框的移动G(s)abaG(s)abbaG(s)abbG(s)abG(s)b综合点相对方框的移动综合点相对方框的移动abecG(s)bacG(s)G(s)abecG(s)acG(s)b例例1：引出点移动：引出点移动G1G2G3G4H3H2H1abG1G2G3G4H3H2H1G41请你写出结果请你写出结果,行吗？行吗？G1G2G3H1错！错！G1G2G3H1G2H1G1G3G1G2G3H1G2向向同类同类移动移动例例2：综合点移动：综合点移动G1G2G3H1G11并联并联3串联串联2反馈反馈综合点与引出综合点与引出点互换位置了点互换位置了G1G4H3G2G3H1H1H3G1G4G2G3H3H1ab两个两个输入输入两个两个输出输出例例3 3 作用分解作用分解20H3H1G1G2G3R(s)C(s)G4H3H13串联串联1并联并联2反馈反馈G42 相邻相邻综合点可互换位置、可合并综合点可互换位置、可合并…结构图等效变换方法1 三种三种典型结构典型结构可直接用公式可直接用公式3 相邻相邻引出点可互换位置引出点可互换位置、、可合并可合并… 注意事项：注意事项：1 不是不是典型结构典型结构不可不可直接用公式直接用公式2 引出点综合点引出点综合点相邻相邻，，不可不可互换位置互换位置G1(s)G2(s)G3(s)G4(s)H (s)R(s)C(s)G1(s)G2 (s)G3(s)C(s)R(s)H (s)G4(s)H (s)H (s)G2(s)G3(s)C(s)R(s)练习题练习题1H (s)G2(s)G3(s)C(s)R(s)并联并联反馈反馈串联串联课堂练习课堂练习C(s)R(s)G1(s)G3(s)H (s)G2(s)G1(s)G2(s)G3(s)H (s)R(s)C(s)H (s)G1(s)H (s)R(s)C(s)G2(s)G2(s)1 1并联并联2 2反馈反馈3 3串联串联)s (H)s (G113- -R(s)C(s)反反馈馈再再反反馈馈1.基本术语基本术语(2)(2)前向通路前向通路: :(1)(1)节点：节点： 结构图中所有的结构图中所有的 引出点、比较点引出点、比较点 从输入到输出，并与从输入到输出，并与任何一个节点任何一个节点相交不多于相交不多于 一次的通路一次的通路. . 前向通路中各传递函数的乘积前向通路中各传递函数的乘积——前向通路增益前向通路增益二、梅森公式二、梅森公式(3)(3)回路回路——起点和终点在同一节点，且起点和终点在同一节点，且与其他节与其他节点点相交不多于一次的闭合通路相交不多于一次的闭合通路. .(4)(4)不接触回路不接触回路——相互间没有公共节点的回路相互间没有公共节点的回路 回路中所有传递函数的乘积叫回路增益，用回路中所有传递函数的乘积叫回路增益，用L表示表示Pk—从从R(s)到到C(s)的第的第k条前向通路传递函数条前向通路传递函数2. 梅森公式梅森公式△△称为系统特征式称为系统特征式△△=其中其中:——所有所有单独单独回路增益之和回路增益之和∑Li∑LiLj∑LiLjLz△△k称为第称为第k条前向通路的余子式条前向通路的余子式△△k求法求法:去掉去掉第第k条前向通路后，用条前向通路后，用余下余下的图求的图求△△- ∑Li+ ∑LiLj-∑LiLjLz+…1△△k=1-∑Li+ ∑LiLj- ∑LiLjLz+…—所有所有两两互不接触两两互不接触回路增益回路增益乘积乘积之和之和—所有所有三个互不接触三个互不接触回路增益回路增益乘积乘积之和之和R(s)C(s)L1= –G1 H1L2= – G3 H3L3= – G1G2G3H3H1L4= – G4G3L5 = – G1G2G3L1L2= (–G1H1) (–G3H3) = G1G3H1H3L1L4=(–G1H1)(–G4G3)=G1G3G4H1 G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s)H3(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s)G4(s)G3(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G4(s) H1(s)H3(s) G1(s) G2(s) G3(s)P1=G1G2G3P2= G4G3△△2=1+G1H1△△1=1例例1：梅森公式求：梅森公式求G1G2G3H1G4H2___C(s)+R(s)例例2：求系统传递函数：求系统传递函数解：解：例例3：求系统传递函数：求系统传递函数G1G2G3G4H3H2H1L1L2L3梅森公式练习梅森公式练习ehfgR(s)abcdC(s)C(s)R(s)=1––––++afbg ch efhgahfced(1g)–bdabc。