2.4典例環(huán)節(jié)及傳遞函數(shù)8/27/20231結(jié)構(gòu)圖的基本概念一、結(jié)構(gòu)圖的基本概念：我們可以用結(jié)構(gòu)圖表示系統(tǒng)的組成和信號(hào)流向。在引入傳遞函數(shù)后，可以把環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)標(biāo)在結(jié)構(gòu)圖的方塊里，并把輸入量和輸出量用拉氏變換表示。這時(shí)Y(s)=G(s)X(s)的關(guān)系可以在結(jié)構(gòu)圖中體現(xiàn)出來。[定義]：表示變量之間數(shù)學(xué)關(guān)系的方塊圖稱為函數(shù)結(jié)構(gòu)圖或方塊圖。X(t)Y(t)電位器[例]：結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)圖：微分方程：y(t)=kx(t)若已知系統(tǒng)的組成和各部分的傳遞函數(shù)，則可以畫出各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)圖并連成整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。X(s)G(s)=KY(s)8/27/20232結(jié)構(gòu)圖的基本概念[例2-10].求例2-6所示的速度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。各部分傳遞函數(shù)見例2-8，羅列如下：比較環(huán)節(jié)：運(yùn)放Ⅰ：運(yùn)放Ⅱ：功放環(huán)節(jié)：8/27/20233

將上面幾部分按照邏輯連接起來，形成下頁所示的完整結(jié)構(gòu)圖。反饋環(huán)節(jié)：返回例2-8電動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)：-8/27/20234在結(jié)構(gòu)圖中，不僅能反映系統(tǒng)的組成和信號(hào)流向，還能表示信號(hào)傳遞過程中的數(shù)學(xué)關(guān)系。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖也是系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，是復(fù)域的數(shù)學(xué)模型。結(jié)構(gòu)圖的基本概念-8/27/20235結(jié)構(gòu)圖的等效變換二、結(jié)構(gòu)圖的等效變換：[定義]：在結(jié)構(gòu)圖上進(jìn)行數(shù)學(xué)方程的運(yùn)算。[類型]：①環(huán)節(jié)的合并； --串聯(lián)--并聯(lián)--反饋連接

②信號(hào)分支點(diǎn)或相加點(diǎn)的移動(dòng)。[原則]：變換前后環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)關(guān)系保持不變。8/27/20236（一）環(huán)節(jié)的合并：有串聯(lián)、并聯(lián)和反饋三種形式。環(huán)節(jié)的并聯(lián)：反饋聯(lián)接：環(huán)節(jié)的合并環(huán)節(jié)的串聯(lián)：…8/27/20237（二搬）信匯號(hào)相足加點(diǎn)館和分刪支點(diǎn)鄙的移喬動(dòng)和奶互換：如果慰上述鴨三種時(shí)連接傾交叉鴿在一擋起而掌無法姿化簡(jiǎn)袖，則餐要考幅慮移椅動(dòng)某插些信蝴號(hào)的楊相加梢點(diǎn)和投分支姥點(diǎn)。①信虧號(hào)相孟加點(diǎn)扔的移拳動(dòng)：把相懸加點(diǎn)輝從環(huán)粘節(jié)的逼輸入患端移東到輸秘出端信號(hào)沒相加恢點(diǎn)的揀移動(dòng)7/宏6/肯20蕩238信號(hào)想相加忌點(diǎn)的揭移動(dòng)墻和互耍換把相誓加點(diǎn)木從環(huán)己節(jié)的違輸出扇端移追到輸置入端濤：7/去6/菜20嘩239②信號(hào)吼分支剖點(diǎn)的重移動(dòng)貧：分支尖點(diǎn)從疾環(huán)節(jié)扮的輸飯入端信移到戶輸出永端信號(hào)眠分支汗點(diǎn)的限移動(dòng)千和互蘆換7/伏6/宏20您2310信號(hào)勿相加高點(diǎn)和東分支寬點(diǎn)的懇移動(dòng)斃和互傘換分支趕點(diǎn)從負(fù)環(huán)節(jié)宏的輸蹦出端能移到恰輸入很端：[注旋意]堅(jiān)：相臨命的信恩號(hào)相科加點(diǎn)潛位置在可以愈互換筍；見觀下例7/躬6/補(bǔ)20鑄2311信號(hào)磚相加床點(diǎn)和瘋分支斗點(diǎn)的怖移動(dòng)材和互痛換同一辛信號(hào)允的分村支點(diǎn)穿位置刷可以歸互換殃：見歡下例相加議點(diǎn)和霞分支甜點(diǎn)在阿一般半情況狀下，馬不能飛互換希。常用恥的結(jié)凡構(gòu)圖嗽等效莊變換有見表妄2-巧1所以鞠，一塔般情故況下決，相淋加點(diǎn)府向相涉加點(diǎn)犬移動(dòng)霞，分恩支點(diǎn)丹向分趙支點(diǎn)乞移動(dòng)奔。7/虧6/頂20遭2312結(jié)構(gòu)玻圖等身效變莖換例余子|禾|例呢2-興11[例覆2-跑11裂]利用下結(jié)構(gòu)厘圖等獲效變觀換討躍論兩寺級(jí)RC串聯(lián)驕電路刺的傳殃遞函譯數(shù)。[解虜]：品不能陵把左績(jī)圖簡(jiǎn)腔單地茂看成班兩個(gè)RC電路漲的串陡聯(lián),貫有負(fù)逮載效叉應(yīng)。松根據(jù)航電路葡定理汁，有楚以下沿式子足：---7/航6/寧20飯2313結(jié)構(gòu)扮圖等彼效變盼換例然子|塊|例駁2-旱11總的如結(jié)構(gòu)良圖如麗下：為了奔求出耽總的酬傳遞擺函數(shù)美，需禁要進(jìn)傻行適鋤當(dāng)?shù)睦驳刃?duì)變換清。一危個(gè)可捕能的介變換裁過程蘿如下槳：-----①--②7/亞6/弟20病2314結(jié)構(gòu)公圖等葉效變悄換例樸子|中|例餅2-迅11--③-④7/罷6/碧20另2315結(jié)構(gòu)裳圖等竊效變娛換例困子|雀|例拍2-警12[解池]：懂結(jié)構(gòu)找圖等景效變眼換如棗下：[例2-12]系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下，求傳遞函數(shù)。-+相加點(diǎn)移動(dòng)-+①7/陪6/撞20頑2316-+②結(jié)構(gòu)泰圖等稼效變陽換例失子|僵|例季2-餃127/柔6/荷20謹(jǐn)2317閉環(huán)懸系統(tǒng)涌的傳啞遞函典數(shù)三、原閉環(huán)塌系統(tǒng)穴的傳隨遞函廢數(shù)：閉環(huán)節(jié)控制耐系統(tǒng)史（也爐稱反瞧饋控沿制系哀統(tǒng)）漂的典韻型結(jié)寺構(gòu)圖譯如下典圖所圾示：-+圖中，，為輸入、輸出信號(hào)，為系統(tǒng)的偏差，為系統(tǒng)的擾動(dòng)量，這是不希望的輸入量。由于傳遞函數(shù)只能處理單輸入、單輸出系統(tǒng)，因此，我們分別求 對(duì)和對(duì)的傳遞函數(shù)，然后疊加得出總的輸出量。7/評(píng)6/表20孕2318給定魄輸入劫作用庭下的卡閉環(huán)捕系統(tǒng)給的傳遞遞函猛數(shù)（一）給定輸入作用下的閉環(huán)系統(tǒng)：令，則有：-輸出量為：上式中，稱為前向通道傳遞函數(shù)，前向通道指從輸入端到輸出端沿信號(hào)傳送方向的通道。前向通道和反饋通道的乘積稱為開環(huán)傳遞函數(shù)。含義是主反饋通道斷開時(shí)從輸入信號(hào)到反饋信號(hào)之間的傳遞函數(shù)。7/買6/見20以2319又若單位反饋系統(tǒng)H(s)=1，則有：開環(huán)傳遞函數(shù)=前向通道傳遞函數(shù)。系統(tǒng)的偏差E(s)=R(s)-B(s)=R(s)-C(s)就是系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)偏差傳遞函數(shù)：-給定由輸入味作用素下的膊閉環(huán)協(xié)系統(tǒng)濃的傳苗遞函壩數(shù)7/耕6/男20弓2320擾動(dòng)辦輸入華作用企下的講閉環(huán)乒系統(tǒng)慣的傳情遞函至數(shù)（二）度擾動(dòng)匆作用刑下的暗閉環(huán)新系統(tǒng)掏：此時(shí)R(贏s)旨=0幕,結(jié)構(gòu)政圖如購下：輸出對(duì)擾動(dòng)的傳遞函數(shù)為：輸出為：一般要求由擾動(dòng)量產(chǎn)生的輸出量應(yīng)為零。系統(tǒng)的誤差為-C(s),偏差E(s)=0-B(s)=-H(s)C(s)，擾動(dòng)作用下偏差傳遞函數(shù)為：-+7/符6/專20羨2321給定襲輸入財(cái)和擾臭動(dòng)輸釘入作糧用下林的閉言環(huán)系閥統(tǒng)的介傳遞傍函數(shù)(三）深給定閘輸入稼和擾以動(dòng)輸債入同摟時(shí)作小用下爭(zhēng)的閉牢環(huán)系更統(tǒng)根據(jù)武線性廉迭加珠原理者：輸出：偏差：[提示]：各個(gè)傳遞函數(shù)都具有相同的分母，分母稱為控制系統(tǒng)的特征表達(dá)式。7/銜6/杏20方23222.僻5、師2.性6動(dòng)態(tài)杜結(jié)構(gòu)遇圖的輝等效艇變換結(jié)構(gòu)斜圖的廉概念孫和繪固制方提法；結(jié)構(gòu)曠圖的傳等效