第七章 系统的信号流图及模拟.ppt

1、第七章 系统的信号流图及模拟,7.1 系统的信号流图,、系统的模拟框图,1、连续系统模拟框图,时域,_,+,F(s),Y(s),复频域,第七章 系统的状态变量分析,2、离散系统模拟框图,D,+,+,2,1,6,+,_,f(n),F(s),z-1,+,+,2,1,6,+,_,F(z),时域,Z域,第七章 系统的状态变量分析,二、系统的信号流图,为简化系统框图，采用,有向线段表示信号传输方向,有向线段的起始点或终点表示系统中变量或信号,起始点信号与终点信号的转移关系标注在有向线,段箭头的上方,加法器以节点表示,术语：,节点：表示信号或变量的点，同时具有加法器的功能,第七章 系统的状态变量分析,术语

2、：,源点：只有输出信号的节点，对应于输入信号 阱点：只有输入信号的节点，对应于输出信号 混合节点；既有输入信号，又有输出信号的节点,支路：连接两节点的有向线段，其上标注为支路增,益（转移函数）,通路：沿支路方向通过各相连支路的途径，不允许,逆箭头方向,开通路：与任何节点相交不多于一次通路,第七章 系统的状态变量分析,环路增益：在环路中各支路增益的乘积,不接触环路：两者之间没有任何公共节点的环路,前向通路增益：在前向通路中，各支路增益的乘积,环路：其终点即为起点的闭合通路，并且与其它节,前向通路：由源点到阱点的开通路,点相交不多于一次,第七章 系统的状态变量分析,例1 指出下列信号流图的前向通路

3、及环路，哪,些是不接触环路,第七章 系统的状态变量分析,三、系统函数计算,列节点方程（由加法器输出端）,2.梅森公式,其中：,：特征行列式,所有不同环路增益之和所有两个不相,接触环路增益乘积之和所有三个不相,接触环路增益乘积之和,：第,条前向通路增益,条前向通路特征行列式的余子式，即,：第,除去与第,条前向通路相接触的环路后，,余下流图的特征行列式,第七章 系统的状态变量分析,例2 已知连续时间LTI系统的信号流图如图所,示，求其系统函数H(s) 。,S-1,S-1,S-1,-1,1,-1,10,1,1,-1,解：设流图中各节点信号为,如图有,环路增益：,且没有不相接触的环路,第七章 系统的状

4、态变量分析,故特征行列式,前向通路增益及代数余子式,所以,第七章 系统的状态变量分析,四、系统的信号流图模拟,三种形式：,2.直接形式（卡尔曼形式）,3.串联形式（级联形式）,4.并联形式,第七章 系统的状态变量分析,例1,，画出直接形式、串联形式,和并联形式信号流图。,第七章 系统的状态变量分析,（2）串联形式,第七章 系统的状态变量分析,根据梅森公式分别画出,和,的流图，,串联起来,F(s),s-1,1,1,2,-3,Y(s),1,s-1,1,-1,第七章 系统的状态变量分析,（3）并联形式,根据梅森公式分别画出,的流图，并联起来,F(s),1/2,s-1,1,-3,Y(s),1/2,s-1,1,-1,第七章 系统的状态变量分析,例2,，画出直接形式、串联,形式和并联形式信号流图。,解：（1）,（2）,（3）,第七章