Структурные схемы. Элементы структурных схем.

Структурной схемой называется графическая модель системы, в которой каждому элементу ставится в соответствие его динамическая характеристика.

Такая схема наглядно отражает состав системы и связи между отдельными ее составляющими. При изображении структурной схемы будем придерживаться следующих обозначений ее элементов:

• блок с указанной внутри него динамической характеристикой элемента; входной и выходной сигналы блока обозначаются стрелками

• сумматор, выход которого равен сумме входных сигналов. Знак каждого сигнала может быть указан возле соответствующего входа (рис. а) или внутри сумматора; при этом знак «-» относится к перпендикулярно входящему сигналу (рис. б);

• интегратор на структурной схеме будем условно обозначать символом интегрирования (рис. а) или в операторной форме (рис. б).

Правила преобразования.

С целью упрощения структурной схемы системы применяются различные ее преобразования.

Последовательное соединение звеньев

Параллельное соединение звеньев

Отрицательная обратная связь

Положительная обратная связь

Правило переноса

В некоторых случаях для получения общей передаточной функции системы с помощью структурных преобразований удобнее было бы перенести точку приложения сигнала через звено ближе к выходу или входу. При таком преобразовании структурной схемы следует придерживаться правила: передаточная функция системы должна оставаться неизменной. Рассмотрим ситуацию, когда точка приложения сигнала переносится через звено ближе к выходу. Исходная структура системы показана на рисунке.

Определим для нее результирующую передаточную функцию

Перенесем точку приложения сигнала через звено с передаточной функцией, добавив в этот канал некоторую передаточную функцию. Получим структурную схему преобразованной системы

Для нее передаточная функция имеет вид

Поскольку при преобразовании структуры системы ее передаточная функция не должна измениться, приравняв правые части выражений (3.1) и (3.2), определим искомую передаточную функцию

Таким образом, при переносе точки приложения сигнала ближе к выходу системы в канал следует добавить передаточную функцию звена, через которое переносится сигнал. Аналогичное правило можно сформулировать для переноса точки приложения сигнала ближе к входу системы: в соответствующий канал следует добавить обратную передаточную функцию звена, через которое переносится сигнал.