方块图是一种很有用的图示法。对于复杂的控制系统,方块图的简化过程仍较复杂,且易出错。Mason提出的信号流图,既能表示系统的特点,而且还能直接应用梅逊公式方便的写出系统的传递函数。因此,信号流图在控制工程中也被广泛地应用。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
1、信号流图及其术语 本文来自www.eadianqi.com 信号流图起源于梅逊(S. J. MASON)利用图示法来描述一个和一组线性代数方程,是由节点和支路组成的一种信号传递网络。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 ※ 节点 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 表示变量或信号,其值等于所有进入该节点的信号之和。节点用“ο”表示。 本文来自www.eadianqi.com ※ 支路 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 连接两个节点的定向线段,用支路增益(传递函数)表示方程式中两个变量的因果关系。支路相当于乘法器。信号在支路上沿箭头单向传递。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 ※ 输入节点(源节点) 本文来自www.eadianqi.com 只有输出的节点,代 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 表系统的输入变量。
本文来自www.eadianqi.com 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 ※ 输出节点(阱节点、汇点) 本文来自www.eadianqi.com 只有输入的节点,代表系统的输出变量。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 ※ 混合节点 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
既有输入又有输出的节点。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 ※ 通路 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 沿支路箭头方向穿过各相连支路的路径。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 ※ 前向通路 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
从输入节点到输出节点的通路上通过任何节点不多于一次的通路。前向通路上各支路增益之乘积,称前向通路总增益。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
※ 回路 本文来自www.eadianqi.com 起点与终点重合且通过任何节点不多于一次的闭合通路。回路中所有支路增益之乘积称为回路增益。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 ※ 不接触回路 本文来自www.eadianqi.com 相互间没有任何公共节点的回路。 本文来自www.eadianqi.com
例:根据方框图绘制信号流图 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
自动控制网www.eadianqi.com版权所有 2、梅逊公式 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
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式中 T: 系统总增益(总传递函数) 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
n: 前向通路数 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 tn: 第n条前向通路总增益 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 信号流图特征式. 本文来自www.eadianqi.com 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 其中:――所有不同回路增益乘积之和; 本文来自www.eadianqi.com
――所有任意两个互不接触回路增益乘积之和; 本文来自www.eadianqi.com … 本文来自www.eadianqi.com ――所有任意m个不接触回路增益乘积之和。 本文来自www.eadianqi.com : 为不与第k条前向通路相接触的那一部分信号流图的值,称为第n条前向通路特征式的余因子。 本文来自www.eadianqi.com 例:利用梅逊公式求图示系统的传递函数。 本文来自www.eadianqi.com 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 解:前向通道: 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
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本文来自www.eadianqi.com 回路: 本文来自www.eadianqi.com 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 两两互不接触回路: 本文来自www.eadianqi.com 本文来自www.eadianqi.com 传递函数: 本文来自www.eadianqi.com 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 |