信号与系统教学课件ppt作者王瑞兰第七章4系统结构课件.ppt

复习 7.4 系统的结构 本节主要内容： 系统结构的直接形式 系统结构的级联、并联形式 7.4 系统的结构 一、直接形式的实现 举例说明 二、级联和并联实现 本节小结 本章总结 * * 一、信号流图的基本概念、性质和化简的原则。 二、系统的信号流图表示方法。 三、梅森公式的形式，会利用梅森公式求系统的系统函数。 重点和难点：系统结构的直接形式 常用的有：直接形式、级联形式和并联形式。 先讨论较简单的二阶系统。设二阶系统的系统函数 -a1 -a0 s-1 s-1 F(s) 1 Y(s) b0 b1 b2 + b2 + b1 _ a1 _ a0 + F(s) s-1 s-1 ? ? + Y(s) b0 + b2 _ a1 F(s) s-1 s-1 ? ? + + + Y(s) ? b0 + b1 s-1 s-1 F(s) 1 Y(s) b0 -a1 -a0 b1 b2 各前向通路的公共端 _ a0 称为信流图的转置。 注意：求和环节应加在——有两个或两个以上信号输入 的结点处。 以上的分析方法可以推广到高阶系统的情形。 如系统函数（式中m≤n） -an-2 -a0 F(s) Y(s) b0 b1 1 s-1 s-1 s-1 s-1 b2 b3 -a1 -a2 -am -an-1 -an-2 -a0 F(s) Y(s) b0 b1 1 s-1 s-1 s-1 s-1 b2 b3 -a1 -a2 -am -an-1 -an-2 -a0 F(s) Y(s) b0 b1 1 s-1 s-1 s-1 s-1 b2 b3 -a1 -a2 -am -an-1 称为信流图的转置。 用直接形式模拟此系统。 例7.4-1 某连续系统的系统函数 解 将 写为 (a) s-1 s-1 -5 -3 -3 4 2 s-1 s-1 s-1 -5 -3 4 s-1 -3 2 (b) + ? ? s-1 + + 2 s-1 3 5 3 s-1 _ _ _ 4 (c) 实现方案 1 + ? ? s-1 + + 2 s-1 3 5 3 s-1 _ _ _ ? 4 + (d) 实现方案 2 解 由给定的差分方程，不难写出系统函数 求其直接形式的模拟框图。 例7.4-2 描述某离散系统的差分方程为 z-1 z-1 z-1 ∑ ∑ F(z) Y(z) 0.25 0.5 0.5 1 1 + + + - - (b) Y(z) z-1 z-1 z-1 F(z) 1 -1 0.5 -0.25 0.5 (a) LPF HPF Ui Uo 0 0 LPF HPF 求和电路 Uo Ui 带通滤波器 带阻滤波器 滤波器 音频放大器 音频 放大器 输入 输出 输出 输入 输入级 中间级 输出级 级联形式是将系统函数 分解为几个 较简单的子系统函数的乘积，即 框图形式如图所示，其中每一个子系统 可以用直接形式实现。 级联形式 并联形式是将系统函数 分解为几个 较简单的子系统函数的和，即 其框图形式如图所示，其中每一个子系统 可以用直接形式实现。 并联形式 H1(z) H2(z) Hi(z) ? + + + 一阶和二阶子系统的信号流图和相应的框图 如图所示。 通常各子系统选用一阶函数和二阶函数， 分别称为一阶节,二阶节。其函数形式分别为 (a)一阶节 Yi(z) z-1 Fi(z) 1 b1i -a0i b0i (a)二阶节 Yi(z) z-1 z-1 Fi(z) 1 -a0i b0i -a1i b1i b2i (a)一阶节 Yi(z) z-1 Fi(z) 1 b1i -a0i b0i (a)二阶节 Yi(z) z-1 z-1 Fi(z) 1 -a0i b0i -a1i b1i b2i + ? ? z-1 - + + a0 i b1 i z-1 - + a1 i b0 i Yi(z) Xi(z) b2i + ? ? z-1 - + + a0 i b0 i Fi(z) Yi(z) b1i 例 7.4-3 已知线性连续系统的系统函数为 求系统级联形式信号流图。 解用一阶节和二阶节的级联模拟系统。H(s)又可以表示为 式中，H1(s)和H2(s)分别表示一阶和二阶子系统。 它们的表示式为 (a) 子系统信号流图； (b) 系统的级联形式信号流图 例7.4-4 已知线性连续系统的系统函数H(s)为 求系统并联形式信号流图。 解 用一阶节和二阶节的级联模拟系统。H(s)又可以表示为 式中： 例7.4-5 某连续系统的系统函数 解 （1）级联实现 分别用级联和并联形式模拟该系统。 令 s-1 s-1 -2 -3 2 1 (c) s-1 2