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信号流图及梅逊公式

时间:2014-11-14 13:46来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
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。 1、信号流图及其术语

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。

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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。

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※ 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

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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

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※ 输入节点(源节点)

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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。

 

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※ 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。

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※ 混合节点

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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

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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。

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※ 回路

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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。

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例:根据方框图绘制信号流图 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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2、梅逊公式

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式中  T: 系统总增益(总传递函数)

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n: 前向通路数

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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

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其中:――所有不同回路增益乘积之和;

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――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

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――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

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解:前向通道: 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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回路: 本文来自www.eadianqi.com

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两两互不接触回路: 本文来自www.eadianqi.com

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传递函数:

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