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1、*1*2项 目内 容学 习 目 的掌握结构图的化简方法。重 点熟练掌握结构图化简求取传递函数的方法。难 点典型结构变换、结构图化简方法的灵活应用。控制系统的结构图及其等效变换*3 结构图的组成和绘制 结构图的等效变换求系统传递函数一 结构图的组成和绘制系统的结构图是表示系统各元件特性、系统结构 和信号流向的图示方法。u定义：将方块图中各时间域中的变量用其拉氏变换代替，各方框中元件的名称换成各元件的传 递函数,这时方框图就变成了动态结构图，简称结 构图，即传递函数的几何表达形式。*4*5u组成 (1)信号线：带有箭头的直线，箭头表示信号的流向 ，在直线旁边标有信号的时间函数或象函数。一条 信号线
2、上的信号处处相同。 X(s)(2)引出点:表示信号引出或测量的位置，同一位置引 出的信号大小和性质完全相同。(3)比较点(综合点、相加点)：表示对两个以上的信号 进行加减运算，加号常省略,减号必须标出。*6G(s)X(s)Y(s)(4)方框：表示对信号进行的数学变换，方框内的函 数为元件或系统的传递函数。u结构图的绘制*7一阶RC网络 例1 画出RC电路的结构图。*8解：利用复阻抗的概念及元件特性可得每一元件的输 入量和输出量之间的关系如下：R：C：绘制每一元件的结构图，并把相同变量连接起来，得 到系统的结构图。1/sCUi(s)Uo(s)-Uo(s)I(s)1/R1/sc例2：绘制两级RC网
3、络的结构图。*9*10解：利用复阻抗的概念及元件特性可得每一元件的输 入量和输出量之间的关系如下：*111/R11/sC11/R21/sC2UC(s)Ur(s)U1(s)I1(s)I2(s)-U1(s)-UC(s)绘制每一元件的结构图，并把相同变量连接起来，得 到系统的结构图。I2(s)*121 三种典型结构的变换3 相邻引出点和相邻比较点的处理2 比较点和引出点的移动变换二 结构图的等效变换*13G1G2GHG1G2G1G2GG H1串 联反 馈G2G1并 联+等 效 方 框+(a)(b)(c)+1 三种典型结构的变换*14原则：保持移动前后封闭域输入输出关系不变。引出点前移比较点后移 G(
4、s)G(s)X2(s)X1(s)X3(s)+-G(s)X1(s)X3(s)X2(s)+-移动的信号线上乘以它所扫过方框内的传函。G(s)X1(s)X2(s)G(s)G(s)X2(s)X1(s)2 引出点和比较点的移动变换*15引出点后移比较点前移 移动的信号线上乘以它所扫过方框内的传函的倒数。G(s)X1(s)X2(s)G(s)X2(s)X1(s)G(s)+-+-*163 相邻引出点可合并、可互换位置相邻比较点可合并、可互换位置a baba ba ba b*171 变换目的：是为了得到系统的传递函数。 需要说明的两点：通过比较点和引出点的移动,用最少的步骤将系统 结构图化成由三种基本结构组成的
5、图形。2 变换思路变换技巧一：向同类移动引出点向引出点移动，比较点向比 较点移动。移动后再将它们合并，以减少 结构图中引出点和比较点的数目。一般适 用于前向通道。*18u变换技巧*19G2G3G4H3H2abG41向同类移动G2G3G4H3H2请你写出结果*20G2H1G1G3G1G2G3H1G2无用功向同类移动G1请你写出结果*211/R11/sC11/R21/sC2UC(s)Ur(s)U1(s)I1(s)I2(s)-U1(s)-UC(s)I2(s)*22注意图形等效后面的代数辅助运算变换技巧二：作用分解同一个变量作用于两个比较点，或 者是两个变量叠加后作用于同一个方框 ，可以把这种作用分解成两个单独的回 路，用以化解回路之间的相互交连。一 般适用于反馈通道。*23*24G1G2G3H3H1作用分解G1G2G3H3H1H1H3*25注意图形等效后面的代数辅助运算先简化 红线框例2 求系统传函。*26*27*28注意图形等效后面的代数辅助运算请你写出结果*29G1G2+-RC例3 求系统传递函数。PMN用代数运算法求解,由结构图列写方程式：消去中间变量，可得系统传递函数：*30解：1.三个法则移动法则：向同类移动 分解法则：作用分解 互换法则：相邻比较点可互换、相邻引出点可互换 2.利用代数运算求系统传函。*31
