1、1 1、什么是動態結構圖？、什么是動態結構圖？2 2、動態結構圖為什么存在？、動態結構圖為什么存在？3 3、動態結構圖的特點、動態結構圖的特點? ?4 4、構成動態結構圖的基本符號有哪幾個？、構成動態結構圖的基本符號有哪幾個？5 5、建立動態結構圖的一般方法（步驟）？、建立動態結構圖的一般方法（步驟）？6 6、動態結構圖的等效變換與化簡、動態結構圖的等效變換與化簡 。本節課重難點：本節課重難點：1、建立動態結構圖的一般方法（步驟）？、建立動態結構圖的一般方法（步驟）？2、動態結構圖的等效變換與化簡、動態結構圖的等效變換與化簡 。1 1、什么是動態結構圖？、什么是動態結構圖？ 動態結構圖是系統數

2、學模型的另一種形式，它表動態結構圖是系統數學模型的另一種形式，它表示出系統中各變量之間的數學關系及信號的傳遞過程。示出系統中各變量之間的數學關系及信號的傳遞過程。2 2、動態結構圖為什么存在？、動態結構圖為什么存在？ 復雜系統往往是由簡單的模塊構成的，而微分方程或復雜系統往往是由簡單的模塊構成的，而微分方程或者傳遞函數的建立，都需要消去中間變量。但消元之后只者傳遞函數的建立，都需要消去中間變量。但消元之后只剩下系統的輸入和輸出兩個變量，不能直觀的顯示出系統剩下系統的輸入和輸出兩個變量，不能直觀的顯示出系統中其他變量間的關系以及信號在系統中的傳遞情況。中其他變量間的關系以及信號在系統中的傳遞情況

3、。 為了符合人的認識規律，研究中間變量，是另一種數學模型。為了符合人的認識規律，研究中間變量，是另一種數學模型。導課問題導課問題3 3、動態結構圖的特點？、動態結構圖的特點？特點：簡明表示出系統中各變量之間的關系及信號傳遞過特點：簡明表示出系統中各變量之間的關系及信號傳遞過程。程。對同一系統，其結構圖具有非唯一性；簡化也具有非唯一對同一系統，其結構圖具有非唯一性；簡化也具有非唯一性。但得到的系統傳函是確定唯一的。性。但得到的系統傳函是確定唯一的。4 4、構成動態結構圖的基本符號有哪幾個？、構成動態結構圖的基本符號有哪幾個？ 構成動態結構圖的基本符號有四種，即構成動態結構圖的基本符號有四種，即信

4、號線、信號線、傳遞方框、綜合點和引出點。傳遞方框、綜合點和引出點。導課問題導課問題1.1.信號線信號線 表示信號輸入、輸出的通道。箭頭代表信表示信號輸入、輸出的通道。箭頭代表信號傳遞的方向。號傳遞的方向。一、動態結構圖基本符號一、動態結構圖基本符號2. 2. 傳遞方框傳遞方框G(s)方框的兩側為輸入信號線和輸出信號線，方框的兩側為輸入信號線和輸出信號線，方框內寫入該輸入、輸出之間的傳遞函數方框內寫入該輸入、輸出之間的傳遞函數G(s)。3. 3. 綜合點綜合點 綜合點亦稱加減點，表示幾個信號相加、減，叉圈綜合點亦稱加減點，表示幾個信號相加、減，叉圈符號的輸出量即為諸信號的代數和，負信號需在信號符

5、號的輸出量即為諸信號的代數和，負信號需在信號線的箭頭附近標以負號。線的箭頭附近標以負號。省略時也表示4. 4. 引出點引出點表示同一信號傳輸到幾個地方。表示同一信號傳輸到幾個地方。( )U s( )U s二、二、 建立動態結構圖的一般方法建立動態結構圖的一般方法（1）確定系統中各元件或環節的傳遞函數。）確定系統中各元件或環節的傳遞函數。a a ：列出電路的初始微分方程組：列出電路的初始微分方程組b b ：進行拉斯變換：進行拉斯變換c c ：求傳遞函數：求傳遞函數（2）繪出各環節的方框，方框中標出其傳遞函數）繪出各環節的方框，方框中標出其傳遞函數、輸入量和輸出量。、輸入量和輸出量。（3）根據信號

6、在系統中的流向，依次將各方框連）根據信號在系統中的流向，依次將各方框連接起來。接起來。例例2-3 設一設一RC電路如圖所示。畫出系統電路如圖所示。畫出系統 的動態結構圖。的動態結構圖。+-uruc+-CiR RC電路電路解：解：1、初始微分方程組：、初始微分方程組：Ur(s) = RI(s) + Uc(s)I(s) = CSUc(s)ur= Ri+ ucduci=dtc2、取拉氏變換：、取拉氏變換：即即= I(s) RUr(s) Uc(s)Uc(s) = I(s) 1CS 用方框表示各變量間關系用方框表示各變量間關系Ur(s)1R_I(s)Uc(s)Uc(s)I(s)1CSUr(s)1R_I(

7、s)Uc(s)Uc(s)I(s)1CSn回憶電阻、電感、電容的傳遞函數：回憶電阻、電感、電容的傳遞函數：R1/RI(s)I(s)U(s)U(s)電阻電阻電感電感LS1/LSI(s)I(s)U(s)U(s)電容電容1/CSCSI(s)I(s)U(s)U(s)例例1 求圖所示電路的動態結構圖。求圖所示電路的動態結構圖。+-uruc+-ii2R2R1ci1RC 電路電路+-U 對于對于RLC電路，可以運用電流和電壓平衡定律及電路，可以運用電流和電壓平衡定律及復阻抗的概念，復阻抗的概念，直接畫出系統的動態結構圖直接畫出系統的動態結構圖。解：解： I2(s)I1(s)+Uc(s)Ur(s)_CS1R1+

8、R2Uc(s) RC電路動態結構圖電路動態結構圖 三、三、 動態結構圖的等效變換與化簡動態結構圖的等效變換與化簡 系統的動態結構圖直觀地反映了系統系統的動態結構圖直觀地反映了系統內部各變量之間的動態關系。將復雜的動內部各變量之間的動態關系。將復雜的動態結構圖進行化簡可求出傳遞函數。態結構圖進行化簡可求出傳遞函數。1動態結構圖的等效變換動態結構圖的等效變換等效變換：等效變換：被變換部分的輸入量和輸出量被變換部分的輸入量和輸出量之間的數學關系，在變換前后之間的數學關系，在變換前后 保持不變。保持不變。（1）串聯）串聯兩個環節串聯的變換如圖：兩個環節串聯的變換如圖：R(s)C(s)G2(s)G1(s

9、)R(s)C(s)= G1(s)G2(s)G(s) =等效等效C(s)G1(s)G2(s)R(s)總結：串聯環節的等效傳遞函數等于各串聯環節傳遞函數的乘積。總結：串聯環節的等效傳遞函數等于各串聯環節傳遞函數的乘積。R(s)C(s)= G1(s) + G2(s)G(s) =(2) 并聯并聯兩個環節的并聯等效變換如圖：兩個環節的并聯等效變換如圖：G1(s)+G2(s)R(s)C(s)+G2(s)R(s)C(s)G1(s)總結：總結：并聯環節的等效傳遞函數等于各并聯環節傳遞函數之和。并聯環節的等效傳遞函數等于各并聯環節傳遞函數之和。（3）反饋連接）反饋連接G(s)1G(s)H(s)C(s)R(s)G

10、(s)C(s)H(s)R(s)E(s)B(s)環節的反饋連接等效變換：環節的反饋連接等效變換： R(s)C(s)1 G(s)H(s)G(s)=（4）綜合點和引出點的移動）綜合點和引出點的移動1) 綜合點之間或引出點之間的位置交換綜合點之間或引出點之間的位置交換引出點之間的交換：引出點之間的交換： 綜合點之間交換：綜合點之間交換：bcaabccbacbaaaaaa總結：總結：a a ：綜合點與綜合點之間交換后與交換前是等效的。：綜合點與綜合點之間交換后與交換前是等效的。b b ：引出點與引出點之間交換后與交換前是等效的。：引出點與引出點之間交換后與交換前是等效的。2）綜合點相對方框的移動）綜合點

11、相對方框的移動前移：前移：R(s)C(s)G(s)F(s)R(s)C(s)1G(s)F(s)R(s)C(s)G(s)F(s)總結：總結：綜合點前移，除以原傳遞函數。即乘以原傳綜合點前移，除以原傳遞函數。即乘以原傳遞函數分之一。遞函數分之一。F(s)R(s)G(s)C(s)R(s)后移：后移：C(s)G(s)F(s)F(s)R(s)G(s)C(s)總結總結：綜合點后移，乘以原傳遞函數。綜合點后移，乘以原傳遞函數。 3)引出點相對方框的移動引出點相對方框的移動C(s)R(s)C(s)G(s)C(s)R(s)C(s)G(s)前移：前移：G(s)C(s)總結：引出點前移，乘以原傳遞函數。總結：引出點前

12、移，乘以原傳遞函數。R(s)R(s)C(s)G(s)R(s)G(s)1后移：后移：R(s)R(s)C(s)G(s)總結：引出點后移，除以原傳遞函數。總結：引出點后移，除以原傳遞函數。24 序號原結構圖等效原結構圖等效法則 1串聯等效 2并聯等效 3反饋等效)(1sG)(2sGRC)(1sG)(2sGRC)()()()(21sRsGsGsC)(1sGRC)(2sG)(1sG)(2sGRC)()()()(21sRsGsGsC)(1sG)(2sGRC)()(1)(211sGsGsGRC)()(1)()()(211sGsGsRsGsC25 4等效單位反饋5綜合點前移6綜合點后移7引出點前移 )(1sG

13、)(2sGRC)(1sG)(2sGRC)(12sG)()(1)()()(1)()(21212sGsGsGsGsGsRsC)(sGRCY)(sG)(1sGRCY)()()()()()()()(sGsGsYsRsYsGsRsC)(sGRCY)(sGRCY)(sG)()()()()()()()(sGsYsGsRsGsYsRsCRCC)(sG)(sGRC)(sGC)()()(sGsRsC26 n 8引出點后移9交換和合并綜合點10交換比較點和引出點（一般不采用)11負號在支路上移動 RCR)(sG)(sGRR)(1sG)(1)()()(sGsGsRsR)()()(sGsRsCC1R2R3R1EC1R2

14、R3R1EC1R2R3R)()()()(321sRsRsRsCCC1R2RC1R2RC2R)()()(21sRsRsC R C ) ( s G ) ( s H E(S) R C ) ( s G ) ( s H E(S) - 1 + )() 1()()()()()()(sCsHsRsCsHsRsE2動態結構圖的化簡動態結構圖的化簡方法：方法：先通過移動引出點和綜合點，消除交叉連：先通過移動引出點和綜合點，消除交叉連接，使動態結構圖變成獨立的回路。接，使動態結構圖變成獨立的回路。：再進行串、并聯及反饋的等效變換，最后：再進行串、并聯及反饋的等效變換，最后求得系統的傳遞函數。求得系統的傳遞函數。例例

15、 化簡系統的結構圖，求傳遞函數。化簡系統的結構圖，求傳遞函數。 先移動引出點和綜合點，消除交叉連接。再進行串并聯。先移動引出點和綜合點，消除交叉連接。再進行串并聯。解：解：G1(s)G2(s)G3(s)H(s)_+R(s)C(s)aG1(s)G2(s)G3(s)H(s)_+R(s)C(s)a移動移動aG2(s)+_G2(s)H(s) 先移動引出點和綜合點，消除交叉連先移動引出點和綜合點，消除交叉連 接，再進行等效變換，最后求得系統接，再進行等效變換，最后求得系統 的傳遞函數。的傳遞函數。解：解：G1(s)G2(s)G3(s)G2(s)H(s)+_R(s)C(s)交換比較點交換比較點a求得系統的

16、傳遞函數求得系統的傳遞函數:R(s)C(s)G1(s)G2(s) + G3(s) =1 + G2(s)H(s) + G1(s)G2(s) + G3(s) G1(s)G2(s)+G3(s)11+G2(s)H(s)_R(s)C(s)等效變換后系統的結構圖：等效變換后系統的結構圖： 例：試簡化如圖所示的系統方框圖，并求系統傳遞函數例：試簡化如圖所示的系統方框圖，并求系統傳遞函數 )()(sRsC- sG1 sG5 sG4 sG3 sG2 sG7 sG6 sXi sXoH2(s)H1(s)H3(s)R(s)C(s)（一）系統的（一）系統的閉環閉環傳遞函數：傳遞函數：在給定信號在給定信號R(s)作用下作

17、用下在擾動信號在擾動信號N(s)作用下作用下（二）（二） 系統的系統的誤差誤差傳遞函數傳遞函數在給定信號在給定信號R(s)作用下作用下在擾動信號在擾動信號N(s)作用下作用下四、反饋控制系統的閉環傳遞函數四、反饋控制系統的閉環傳遞函數 閉環控制系統的典型結構：閉環控制系統的典型結構： _B(s)H(s)G1(s)G2(s)R(s)E(s)C(s)+N(s)E(s)B(s)R(s)為系統的為系統的給定信號給定信號B(s)為系統的為系統的反饋量反饋量E(s)為系統的為系統的誤差信號誤差信號N(s)為系統的為系統的擾動信號擾動信號四、反饋控制系統的閉環傳遞函數四、反饋控制系統的閉環傳遞函數 閉環控制

18、系統的典型結構：閉環控制系統的典型結構： _B(s)H(s)G1(s)G2(s)R(s)E(s)C(s)+N(s)E(s)B(s)四、反饋控制系統的閉環傳遞函數四、反饋控制系統的閉環傳遞函數在給定信號在給定信號R(s)作用下的閉環傳遞函數作用下的閉環傳遞函數在擾動信號在擾動信號N(s)作用下作用下的閉環傳遞函數的閉環傳遞函數在給定信號在給定信號R(s)作用下的誤差傳遞函數作用下的誤差傳遞函數在擾動信號在擾動信號N(s)作用下作用下的誤差傳遞函數的誤差傳遞函數1.在給定信號在給定信號R(s)作用下作用下:2.在擾動信號在擾動信號N(s)作用下：作用下：系統的閉環傳遞函數分為：系統的閉環傳遞函數分

19、為：R(s)C(s) (s) =N(s)C(s)d(s) =_B(s)H(s)G1(s)G2(s)R(s)E(s)C(s)+N(s)E(s)B(s)四、反饋控制系統的閉環傳遞函數四、反饋控制系統的閉環傳遞函數 N (s) = 0 R (s) = 0（一）系統的閉環傳遞函數（一）系統的閉環傳遞函數_B(s)H(s)G1(s)G2(s)R(s)E(s)C(s)+D(s)1. 給定信號給定信號R(s)作用作用 N (s) = 0_B(s)H(s)G1(s)G2(s)R(s)E(s)C(s)R(s)C(s) (s) =N(s)=1 + G1(s)G2(s)H(s)G1(s)G2(s)（一）系統的閉環傳遞函數（一）系統的閉環傳遞函數2. 擾動信號擾動信號N(s)作用作用R (s) = 0前向通道前向通道:反饋通道反饋通道:_B(s)H(s)G1(s)G2(s)R(s)=0 E(s)C(s)+D(s)N(s)G1(s)H(s)G2(s)N(s