1、2022-4-61重慶郵電大學自動化學院1、信號線：有箭頭的直線，箭頭表示信號傳遞、信號線：有箭頭的直線，箭頭表示信號傳遞方向。方向。( )U s2、引出點：信號引出或測量的位置。、引出點：信號引出或測量的位置。( )U s( )U s( )U s從同一信號線上引從同一信號線上引出的信號，數值和出的信號，數值和性質完全相同性質完全相同2022-4-62重慶郵電大學自動化學院3、綜合點：對兩個或兩個以上的信號進行代數、綜合點：對兩個或兩個以上的信號進行代數運算，運算，“”表示相加，常省略，表示相加，常省略，“”表示相表示相減。減。( )R s( )B s( )U s4、方框：表示典型環節或其組合

2、，框內為對應、方框：表示典型環節或其組合，框內為對應的傳遞函數的傳遞函數 ，兩側為輸入、輸出信號線。，兩側為輸入、輸出信號線。( )G s( )R s( )Y s( )( ) ( )Y sR s G s2022-4-63重慶郵電大學自動化學院繪制系統結構圖的一般步驟繪制系統結構圖的一般步驟1 1、 寫出系統中每一個部件的運動方程式寫出系統中每一個部件的運動方程式; ;2 2、 根據部件的運動方程式寫出相應的傳遞函數，一個根據部件的運動方程式寫出相應的傳遞函數，一個部件用一個方框表示部件用一個方框表示, ,在框中填入相應的傳遞函數在框中填入相應的傳遞函數; ;3、根據信號的流向，將各方框單元依次

3、連接起來，并、根據信號的流向，將各方框單元依次連接起來，并把系統的輸入量置于系統方框圖的最左端，輸出量置把系統的輸入量置于系統方框圖的最左端，輸出量置于最右端。于最右端。2022-4-64重慶郵電大學自動化學院 E + - Us Ua D Ua J ML Er Ur TC UTC K1 SD SD 1/iSD e U1 Ka )(sML + + Kr ) 1(sTsKSDSD SDi1 )(sr sK aK 1sTKMM TCK sK MLKK )(s)(se )(1sU Us(s) SD(s) (s) Ua(s) UTC(s) - + Ur(s) 例：直流電動機調速系統結構圖例：直流電動機調

4、速系統結構圖2022-4-65重慶郵電大學自動化學院 Ui R1 C1 Uo 2022-4-66重慶郵電大學自動化學院 Ui Uo R1 R2 C1 C2 Ux )()()(. 11sUsUsURxi+-UiUxUR12022-4-67重慶郵電大學自動化學院)(1)(. 211sIRsUR11RUR1I)()()(. 312sIsIsI + - I1 I2 I )(1)(. 411sUsCsIXsC11I1Ux)()()(. 52sUsUsUROX+-UxUoUR2)(1)(. 6222sIRsURUR2I221R)(1)(. 722sUsCsIOI2UosC212022-4-68重慶郵電大學

5、自動化學院 + - Ui(s) 11R - + sC11 + - 21R sC21 Uo(s) 2022-4-69重慶郵電大學自動化學院2022-4-610重慶郵電大學自動化學院 G1(s) G2(s) G1(s)G2(s) X(s) X(s) Y(s) Y(s) G1(s)+G2(s) X(s) Y(s) + G1(s) G2(s) X(s) Y(s) + 2022-4-611重慶郵電大學自動化學院 B(s) X(s) Y(s) + G(s) H(s) X(s) Y(s) G(s) 1+G(s)H(s) E(s) Y sG sE s( )( )( )B sH sY s( )( )( )()(

6、)(sBsXsEY sG sG sH sX s( )( )( )( )( )1 B(s) X(s) Y(s) + G(s) H(s) X(s) Y(s) G(s) 1-G(s)H(s) E(s) + 2022-4-612重慶郵電大學自動化學院+1G(s)X1(s)Y(s)G(s)X2(s)Y(s)G(s)X2(s)X1(s)+Y(s)G(s)X2(s)X1(s)+X1(s)Y(s)G(s)X2(s)G(s)Y(s)+X2(s)X1(s)+X3(s)Y(s)+X2(s)X1(s)+X3(s)+Y(s)+X2(s)X1(s)X3(s)2022-4-613重慶郵電大學自動化學院Y1(s)Y2(s)Y

7、1(s)G1(s)G2(s)X(s)Y2(s)G1(s)G2(s)X(s)G1(s)X(s)Y1(s)Y2(s)Y1(s)G(s)X(s)Y2(s)G(s)1G(s)2022-4-614重慶郵電大學自動化學院例：試簡化系統結構圖，并求系統傳遞函數。2022-4-615重慶郵電大學自動化學院2022-4-616重慶郵電大學自動化學院1212121( )1G s G sC sR sG sG sG s G s H s( )( )( )( )( )( ) ( )( )2022-4-617重慶郵電大學自動化學院 sR sYG1H2H121GHY sGHR s( )( )方法1:引出點后移例：試簡化系統結

8、構圖，并求系統傳遞函數。2022-4-618重慶郵電大學自動化學院 sR sYG1H2H121GHY sGHR s( )( )例：試簡化系統結構圖，并求系統傳遞函數。方法2:引出點前移2022-4-619重慶郵電大學自動化學院-+-+Uo(s)-11RsC1121RsC21Ui(s)Ui(s)-+-+Uo(s)-11RsC1121RsC21 R1 C2s2022-4-620重慶郵電大學自動化學院Uo(s)Ui(s)-+1111sCR1122sCR R1C2s Uo(s) Ui(s) - + 111sT 112sT T3s Uo(s)Ui(s)1)(1321221sTTTsTTG sUsU sT

9、T sTTT sOi( )( )( )()111 221232022-4-621重慶郵電大學自動化學院H1H2G1G2G3G4(- -)(- -)RY2022-4-622重慶郵電大學自動化學院2022-4-623重慶郵電大學自動化學院 + - + Uo - - + Ui G1 G2 G3 G4 x6 x5 x4 x3 x2 x1 1 G4 G3 G2 G1 x4 x2 Uo Ui x6 x5 x3 x1 1 1 -1 -1 -1 2022-4-624重慶郵電大學自動化學院 支路：支路： 表示變量之間的傳輸關系。表示變量之間的傳輸關系。2、信號流圖的基本概念、信號流圖的基本概念 節點：節點： 表

10、示系統中的變量。表示系統中的變量。信號流圖是一種表示線性化代數方程組變量間關信號流圖是一種表示線性化代數方程組變量間關系的圖示方法。信號流圖由節點和支路組成。系的圖示方法。信號流圖由節點和支路組成。x1x4x3x2abc12022-4-625重慶郵電大學自動化學院信號流圖的基本術語信號流圖的基本術語(1)(1)源節點：只有輸出支路，沒有輸入支路的節點稱為源源節點：只有輸出支路，沒有輸入支路的節點稱為源點，它對應于系統的輸入信號，或稱為輸入節點。點，它對應于系統的輸入信號，或稱為輸入節點。(2)(2)匯節點：只有輸入支路，沒有輸出支路的節點稱為阱匯節點：只有輸入支路，沒有輸出支路的節點稱為阱點，

11、它對應于系統的輸出信號，或稱為輸出節點。點，它對應于系統的輸出信號，或稱為輸出節點。(3)混合節點：既有輸入支點也有輸出支點的節點稱為混混合節點：既有輸入支點也有輸出支點的節點稱為混合節點。合節點。混 合 節 點1X2X3X4Xabcd5X輸入節點輸入節點（源點）（源點）輸出節點輸出節點（匯點）（匯點）輸入節點輸入節點（源點）（源點）2022-4-626重慶郵電大學自動化學院(4)(4)通道：從某一節點開始沿支路箭頭方向經過各相連支路到另通道：從某一節點開始沿支路箭頭方向經過各相連支路到另一節點（或同一節點）構成的路徑稱為通道。一節點（或同一節點）構成的路徑稱為通道。(5)(5)開通道：與任一

12、節點相交不多于一次的通路稱為開通道。開通道：與任一節點相交不多于一次的通路稱為開通道。(6)(6)閉通道：如果通道的終點就是通道的起點，并且與任何其他閉通道：如果通道的終點就是通道的起點，并且與任何其他節點相交不多于一次的稱為閉通道或稱為回環。節點相交不多于一次的稱為閉通道或稱為回環。(7)(7)回環增益：回環中各支路傳輸的乘積稱為回環增益。回環增益：回環中各支路傳輸的乘積稱為回環增益。(8)(8)前向通道：是指從源頭開始并終止于匯點且與其他前向通道：是指從源頭開始并終止于匯點且與其他 節點相節點相交不多于一次的通道，該通道的各傳輸乘積交不多于一次的通道，該通道的各傳輸乘積 稱為前向通道增益。

13、稱為前向通道增益。(9)(9)不接觸回環：如果一信號流圖有多個回環，各回環之間沒有不接觸回環：如果一信號流圖有多個回環，各回環之間沒有任何公共節點，就稱為不接觸回環，反之稱為接觸回環任何公共節點，就稱為不接觸回環，反之稱為接觸回環 。 信號流圖的基本術語信號流圖的基本術語2022-4-627重慶郵電大學自動化學院3、信號流圖的繪制、信號流圖的繪制(1)由結構圖繪制信號流圖由結構圖繪制信號流圖12022-4-628重慶郵電大學自動化學院(2)由方程組繪制信號流圖由方程組繪制信號流圖434234121 dxxcxxexbxxfxaxxgxxxcccr首先按照節點的次序繪出各節點，然后根據各方首先按

14、照節點的次序繪出各節點，然后根據各方程式繪制各支路。當所有方程式的信號流圖繪制程式繪制各支路。當所有方程式的信號流圖繪制完畢后，即得系統的信號流圖，如圖完畢后，即得系統的信號流圖，如圖2022-4-629重慶郵電大學自動化學院Ppiini1fefeddccbbaaLLLLLL,1LaaLLbb cc,LLLdd e fef, ,2022-4-630重慶郵電大學自動化學院 - + + - + Uo(s) - 11R sC11 21R sC21 Ui(s) L1 L2 L3 2022-4-631重慶郵電大學自動化學院 - + + - + Uo(s) - 11R sC11 21R sC21 Ui(s

15、) L1 L2 L3 LRC sR C s11111111 LRC sR C s22222111 LC s RR C s31221111 22211212, 11sCRCRLLL2022-4-632重慶郵電大學自動化學院 - + + - + Uo(s) - 11R sC11 21R sC21 Ui(s) L1 L2 L3 2, 1321)(1LLLL2221112221111111sCRCRsCRsCRsCR222112211111111sCRCRsCRsCRp112022-4-633重慶郵電大學自動化學院G sPp( ) 112221112221122121111111sCRCRsCRsCR

16、sCRsCCRR1112122112212R R C C sR CR CR Cs()2, 13211)(1LLLLp2022-4-634重慶郵電大學自動化學院 Ui Uo R R R C C C Uo(s)Ui(s)+-+- 1 R 1 R-+ 1 Cs+- 1 R-+ 1 Cs 1 CsIIIIIIVVI33311111sCRRCsRCsRCspLLLLLRCsIIIIIIIVV 1LRCsaa 52022-4-635重慶郵電大學自動化學院Uo(s)Ui(s)+-+- 1 R 1 R-+ 1 Cs+- 1 R-+ 1 Cs 1 CsIIIIIIVVI2221)1()1(sCRRCsRCsLL

17、cbLLR C sbcb c,6222LLLRCsRCsRCsR C sIIIIII () () ()11113332022-4-636重慶郵電大學自動化學院 1LL LL L Laabcb cdefd e f, , 1561222333RCSR C SR C S11G sUsUsR C sRCsR C sR C sOi( )( )( )115613332223331561333222R C SR C SRCS2022-4-637重慶郵電大學自動化學院例例. .設某系統的方框圖如圖所示，試求其傳遞函數設某系統的方框圖如圖所示，試求其傳遞函數R(S)11G1G3G2Y(S)G4-1-H1-H2Y

18、G1G2G3G4-H1H2R2022-4-638重慶郵電大學自動化學院1123214112121233232442514123451211232324214 : R(S)() , L-G G G LG G HLG H LG G1()1SPG G GPG GLG G HLLLLLG G HG G GG G HG HG G 解解與與Y Y間間有有兩兩條條前前向向通通路路信信號號流流圖圖共共有有五五個個回回路路 各各回回路路增增益益分分別別為為不不存存在在互互不不接接觸觸回回路路五五121211221231412112323242141 1 Y(S)1PPPR(S)G G GG G1PPG G HG G GG G HG HG G 個個回回路路均均與與和和接接觸觸2022-4-639重慶郵電大學自動化學院-R(s)C(s)+G(s)H(s)-R(s)C(s)+G(s)H(s) 1H(s)R(s)-E(s)C(s)+G(s)H(s)R(s)2022-4-640重慶郵電大學自動化學院 - E(s) C(s) + G(s)H(s) R(s) GsG s H sopen( )( )( )GsG s H sG s H sclose( )( )( )( )( )1C sGsR sclose( )( )( )G s H sG s H sR s