信号(清华大学出版社)第四章第四讲.ppt

* * §4–5 连续线性系统的表示与模拟 一、复频域系统函数的定义与分类 H( p) f(t) yf(t) H(s) F(s) Yf(s) 时域： 复频域 1．复频域系统函数H(s)的定义： 2．物理意义 —系统零状态响应象函数与激励象函数之比； —系统冲激响应的拉普拉斯变换； §4–5 连续线性系统的表示与模拟 一、复频域系统函数的定义与分类 系统的表示与模拟 3．分类 (1).驱动(策动)点函数(响应与激励在同一端口) N0 + - U (s) I (s) i) 驱动点(输入)阻抗 ii) 驱动点(输入)导纳 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 一、复频域系统函数的定义与分类 (2) 转移函数 N0 + - U1 (s) I1 (s) + - I2 (s) U2 (s) i) 转移阻抗 ii) 转移导纳 iii) 转移电压比 iv) 转移电流比 系统的表示与模拟 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 一、复频域系统函数的定义与分类 4) 对零状态系统的微分方程进行拉氏变换法求得 3) 由系统的s域零状态模型，按定义求： 2) H(s)=[h(p)]p=s 1) H(s)=L[h(t)]； 4．H(s)的求法： 5) 根据系统的模拟图求得； 6) 由系统的信号流图，根据梅森公式求得。 系统的表示与模拟 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 一、复频域系统函数的定义与分类 二、连续系统的方框图表示 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 1．定义：将系统中每个能完成一定运算功能的部件或单元用方框表示，再将其按系统功能要求连接起来而构成的图称为系统的方框图. 二、连续系统的方框图表示 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 热电偶 控制电机 电压功率 放大器 给定信号 u1 u2 ?u ua n 减速器 调压器 恒温箱 （控制对象） a u to 温度 (被调量) 电加热炉系统方框图 一个方框相当于一个子系统。这样,复杂系统采用方框图表示时可更清楚地表明系统中信号的流动情况及系统的函数功能 。 热电偶 控制电机 电压功率 放大器 给定信号 u1 u2 ?u ua n 减速器 调压器 恒温箱 （控制对象） a u to 温度 (被调量) 二、连续系统的方框图表示 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 2．框图中各方框的连接方式： H(s) F(s) Yf(s) H1(s) H2(s) H3(s) F(s) Yf(s) 1) 框图的级联(串联) 2) 框图的并联 F(s) H1(s) H2(s) ? Yf(s) 二、连续系统的方框图表示 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 方框的连接方式 3) 框图的混联 H1(s) H3(s) ? F(s) Yf(s) H2(s) f(t) y(t) = af(t) a 数乘器 F(s) Y(s) = aF(s) a ? 3．基本运算器(加法器、数乘器、积分器) 的框图和 s域模型 二、连续系统的方框图表示 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 s域模型 加法器 ? ? f1(t) f2(t) fn(t) ? F1(s) F2(s) Fn(s) 积分器 ? f(t) ? F(s) １ s 二、连续系统的方框图表示 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 三、连续系统的信号流图SFG表示 1．SFG:表示系统功能与信号流动方向的图 a) 用(节)点表示系统变量，且节点对流入信号有求和的功能； b)用具有增益的有向线段表示信号的传输方向与传输函数。 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 2．三种运算器的SFG表示 f(t) y(t) = af(t) a 数乘器 ? F(s) Y(s) = aF(s) a 三、连续系统的信号流图SFG表示 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 积分器 ? f1(t) f2(t) fn(t) 加法器 f(t) ? 三、连续系统的信号流图SFG表示 §4–5 连续线性系统的表示与模拟 F(s) １ s s s F s Y ) ( ) ( = F1(s) F2(s) Fn(s) F(s) =F1(s) +F2(s) + … + 1 1 1 Fn(s) 3．SFG的规则 节点—流出节点的各信号等于流入该节点各信号的代数和。 X1(s) X2(s) X3(s) X4(s) X5(s) X6(s) H1(s) H2(s) H3(s) H5(s) H6(s) X4(s)= X1(s)H1(s) + X2(s)H2(s) + X3(s)H3(s) X5(s)= X4(s)H5(s) X6(s)= X4(s)H6(s) 支路—输出信号