系统方框图以及系统传递函数PPT课件.ppt
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1、关于系统方框图及系统传递函数第一张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月 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例例23.列写如图所示列写如图所示RC网络的微分方程网络的微分方程。RCuruci第二张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月解:由基尔霍夫定律得:推导第三张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月例2-6:P24第四张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月l将上图汇总得到:l 第五张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月 动态结构图的概念动态结构图的概念q系统的动态结构图由若干基本符号构成。构成动态结构图的基系统的动态结构图由若干基本符号构成。构
2、成动态结构图的基本符号有四种,即信号线、传递方框、综合点和引出点。本符号有四种,即信号线、传递方框、综合点和引出点。1.1.信号线信号线 表示信号输入、输出的通道。箭头代表表示信号输入、输出的通道。箭头代表信号传递的方向。信号传递的方向。第六张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月2.2.传递方框传递方框G(s)方框的两侧为输入信号线和输出信号线,方方框的两侧为输入信号线和输出信号线,方框内写入该输入、输出之间的传递函数框内写入该输入、输出之间的传递函数G(s)。第七张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月3.3.综合点综合点综合点亦称加减点,表示几个信号相加、减,叉圈符号的输出综合点
3、亦称加减点,表示几个信号相加、减,叉圈符号的输出量即为诸信号的代数和,负信号需在信号线的箭头附近标以负量即为诸信号的代数和,负信号需在信号线的箭头附近标以负号。号。省略时也表示第八张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月4.4.引出点引出点表示同一信号传输到几个地方。表示同一信号传输到几个地方。第九张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月二、动态结构图的基本连接形二、动态结构图的基本连接形式式1.1.串联连接串联连接G1(s)G2(s)X(s)Y(s)方框与方框通过信号线相连,前一个方框的输出方框与方框通过信号线相连,前一个方框的输出作为后一个方框的输入,这种形式的连接称为串作为后一个
4、方框的输入,这种形式的连接称为串联连接。联连接。第十张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月2.2.并联连接并联连接G1(s)G2(s)X(s)Y(s)两个或两个以上的方框,具有同一个输入信号,并以两个或两个以上的方框,具有同一个输入信号,并以各方框输出信号的代数和作为输出信号,这种形式的各方框输出信号的代数和作为输出信号,这种形式的连接称为连接称为并联连接并联连接。第十一张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月3.3.反馈连接反馈连接一个方框的输出信号输入到另一个方框后,得到的输出一个方框的输出信号输入到另一个方框后,得到的输出再返回到这个方框的输入端,构成输入信号的一部分。再返回到
5、这个方框的输入端,构成输入信号的一部分。这种连接形式称为反馈连接。这种连接形式称为反馈连接。G(s)R(s)C(s)H(s)第十二张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月四四 结构图的等效变换结构图的等效变换q思路思路:在保证总体动态关系不变的条件下,设法将原结构在保证总体动态关系不变的条件下,设法将原结构逐步地进行归并和简化,最终变换为输入量对输逐步地进行归并和简化,最终变换为输入量对输出量的一个方框。出量的一个方框。第十三张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月1.1.串联结构的等效变换()串联结构的等效变换()串联结构图串联结构图G1(s)G2(s)R(s)C(s)U(s)第十四
6、张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月等效变换证明推导等效变换证明推导G1(s)G2(s)R(s)C(s)U(s)1.1.串联结构的等效变换()串联结构的等效变换()第十五张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月等效变换证明推导等效变换证明推导G1(s)G2(s)R(s)C(s)U(s)1.1.串联结构的等效变换()串联结构的等效变换()第十六张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月串联结构的等效变换图串联结构的等效变换图G1(s)G2(s)R(s)C(s)U(s)G1(s)G2(s)R(s)C(s)两个串联的方框可以两个串联的方框可以合并为一个方框,合合并为一个方框,合并后方框
7、的传递函数并后方框的传递函数等于两个方框传递函等于两个方框传递函数的乘积。数的乘积。1.1.串联结构的等效变换()串联结构的等效变换()第十七张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月2.2.并联结构的等效变换并联结构的等效变换并联结构图并联结构图C1(s)G1(s)G2(s)R(s)C(s)C2(s)第十八张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月等效变换证明推导等效变换证明推导(1)(1)G1(s)G2(s)R(s)C(s)C1(s)C2(s)第十九张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月2.2.并联结构的等效变换并联结构的等效变换等等效效变变换换证证明明推推导导C1(s)G1(s
8、)G2(s)R(s)C(s)C2(s)第二十张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月 并联结构的等效变换并联结构的等效变换图图G1(s)G2(s)R(s)C(s)C1(s)C2(s)G1(s)G2(s)R(s)C(s)两个并联的方框可以两个并联的方框可以合并为一个方框,合合并为一个方框,合并后方框的传递函数并后方框的传递函数等于两个方框传递函等于两个方框传递函数的代数和。数的代数和。第二十一张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月3.3.反馈结构的等效变换反馈结构的等效变换反馈结构图反馈结构图G(s)R(s)C(s)H(s)B(s)E(s)C(s)=?第二十二张,PPT共一百二十页,创
9、作于2022年6月3.3.反馈结构的等效变换反馈结构的等效变换等效变换证明推导等效变换证明推导G(s)R(s)C(s)H(s)B(s)E(s)第二十三张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月3.3.反馈结构的等效变反馈结构的等效变换换反馈结构的等效变换图反馈结构的等效变换图G(s)R(s)C(s)H(s)B(s)E(s)R(s)C(s)第二十四张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月4.4.综合点的移动综合点的移动(后移)(后移)综合点后移综合点后移G(s)R(s)C(s)Q(s)Q(s)?G(s)R(s)C(s)第二十五张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月G(s)R(s)C(
10、s)Q(s)综合点后移证明推导(综合点后移证明推导(移动前移动前)第二十六张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月G(s)R(s)C(s)Q(s)?综合点后移证明推导(综合点后移证明推导(移动后移动后)第二十七张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月移动前移动前G(s)R(s)C(s)Q(s)Q(s)G(s)R(s)C(s)?移动后移动后综合点后移证明推导(综合点后移证明推导(移动前后移动前后)第二十八张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月G(s)R(s)C(s)Q(s)?综合点后移证明推导(综合点后移证明推导(移动后移动后)第二十九张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月G
11、(s)R(s)C(s)Q(s)G(s)R(s)C(s)Q(s)G(s)综合点后移等效关系图综合点后移等效关系图第三十张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月G(s)R(s)C(s)Q(s)Q(s)?G(s)R(s)C(s)综合点前移综合点前移第三十一张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月G(s)R(s)C(s)Q(s)综合点前移证明推导(综合点前移证明推导(移动前移动前)第三十二张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月G(s)R(s)C(s)Q(s)?综合点前移证明推导(综合点前移证明推导(移动后移动后)第三十三张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月移动前移动前G(s)R(
12、s)C(s)Q(s)G(s)R(s)C(s)Q(s)?移动后移动后综合点前移证明推导(综合点前移证明推导(移动前后移动前后)第三十四张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月4.4.综合点的移动综合点的移动(前移)(前移)综合点前移证明推导(综合点前移证明推导(移动后移动后)G(s)R(s)C(s)Q(s)?第三十五张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月4.4.综合点的移动综合点的移动(前移)(前移)综合点前移等效关系图综合点前移等效关系图G(s)R(s)C(s)Q(s)G(s)R(s)C(s)Q(s)1/G(s)第三十六张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月综合点之间的移动综合
13、点之间的移动R(s)C(s)Y(s)X(s)R(s)C(s)Y(s)X(s)第三十七张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月4.4.综合点之间的移动综合点之间的移动结论:结论:结论:多个相邻的综合点可以随意交换位置。结论:多个相邻的综合点可以随意交换位置。R(s)C(s)Y(s)X(s)R(s)C(s)Y(s)X(s)第三十八张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月5.5.引出点的移动引出点的移动引出点后移引出点后移G(s)R(s)C(s)R(s)?G(s)R(s)C(s)R(s)问题:问题:要保持原来的信号传递关系不变,要保持原来的信号传递关系不变,?等于什么?等于什么。第三十九张,
14、PPT共一百二十页,创作于2022年6月引出点后移等效变换图引出点后移等效变换图G(s)R(s)C(s)R(s)G(s)R(s)C(s)1/G(s)R(s)第四十张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月引出点前移引出点前移问题:问题:要保持原来的信号传递关系不变,要保持原来的信号传递关系不变,?等于什么。?等于什么。G(s)R(s)C(s)C(s)G(s)R(s)C(s)?C(s)第四十一张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月引出点前移等效变换引出点前移等效变换图图G(s)R(s)C(s)C(s)G(s)R(s)C(s)G(s)C(s)第四十二张,PPT共一百二十页,创作于2022年
15、6月引出点之间的移动引出点之间的移动ABR(s)BAR(s)第四十三张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月引出点之间的移动引出点之间的移动相邻引出点交换位置,不改变信号的性质。相邻引出点交换位置,不改变信号的性质。ABR(s)BAR(s)第四十四张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月五五 举例说明(例举例说明(例1 1)q例例1:利用结构图变换法,求位置随动系:利用结构图变换法,求位置随动系统的传递函数统的传递函数Qc(s)/Qr(s)。第四十五张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月例题分析例题分析q由动态结构图可以看出该系统有两个输入由动态结构图可以看出该系统有两个输入 r
16、,ML(干扰)(干扰)。我们知道:传递函数只表示一个特定的输出、输入关系,我们知道:传递函数只表示一个特定的输出、输入关系,因此,在求因此,在求 c对对 r的关系时,根据线性叠加原理,可取力的关系时,根据线性叠加原理,可取力矩矩 ML0,即认为,即认为ML不存在。不存在。要点:要点:结构变换的规律是:由内向外逐步进行。结构变换的规律是:由内向外逐步进行。第四十六张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月例题化简步骤例题化简步骤(1)1)合并串联环节合并串联环节:第四十七张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月例题化简步骤例题化简步骤(2)2)内反馈环节等效变换:内反馈环节等效变换:第四十
17、八张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月例题化简步骤例题化简步骤(3)3)合并串联环节:合并串联环节:第四十九张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月例题化简步骤例题化简步骤(4)4)反馈环节等效变换:反馈环节等效变换:第五十张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月例题化简步骤例题化简步骤(5)5)求传递函数求传递函数Qc(s)/Qr(s):第五十一张,PPT共一百二十页,创作于2022年6月五举例说明(例五举例说明(例2 2)q例例2:系统动态结构图如下图所示,试求:系统动态结构图如下图所示,试求系统传递函数系统传递函数C(s)/R(s)。第五十二张,PPT共一百二十页,创作于
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