（五）【自控原理】结构图
【自控原理专栏】
文章目录A结构图的绘制A.a结构图的组成A.b系统原理图>>结构图A.c结构图的基本链接方式B结构图等效变换准则B.a串联连接B.b并联连接B.c反馈连接B.d综合点的前后移动B.e引出点的移动C结构等效变换的应用控制系统描述时所采用的表达形式：原理图；微分方程模型；传递函数；结构图。
A结构图的绘制结构图：对控制系统信号间的函数关系和传递关系的图形表达。结构图又称为方框图、方块图等
为什么引入结构图：原理图能够反映系统的物理结构，但缺少系统中各个变量间的定量关系。微分方程和传递函数模型，都是用数学表达式来描述输入和输出间的定量关系。但是它们都不能反映系统内部信号间的关系。引入结构图的优点：一方面可以像原理图一样直观地表明内部的连接关系，体现信号的轮动情况。另一方面又结合了传递函数的优点，能够描述系统内部变量间的定量关系。进而可以简化得到输入和输出的定量关系。
A.a结构图的组成信号线：是带有箭头的有向线段，箭头表示信号的流向。在信号线旁边标记信号的时间函数或象函数。
引出点(取出点、分支点)：表示信号引出或测量的位置。与电路不同，从同一位置引出的信号在数值和性质上完全相同。
综合点(加减点、比较点)：表示对两个以上的信号进行加减运算，“＋”表示相加，“－”表示相减。“＋”可以省略不写。注：进行相加或相减的量应具有相同的量纲单位。
方框：表示对输入信号进行数学变换，产生输出信号。
信号线的箭头指向方框的为输入信号，箭头离开方框的为输出信号。方框中写入相应的数学变换表达式，通常是传递函数。方框的输出的象函数=输入的象函数X方框中的传递函数。C(s)=G(s)R(s)C(s)=G(s)R(s)C(s)=G(s)R(s)
A.b系统原理图>>结构图◆步骤如下：
1确定系统的输入量和输出量2建立原始的微分方程和代数方程3对原始方程进行拉氏变换，并作出相应的子方块图:信号，用信号线表示;相同的信号，用引出点表示;加法和减法，用综合点表示;乘法和除法，用方框表示，除法相当于乘导倒数。置系统的输入变量于左端，输出变量于右端按系统中各变量的传递顺序，依次将各子方块图连接起来。注意：如果两条信号线没有引出点的关系，但又无法避免相交，则应如下作图：例子：除变换为乘倒数。
例子：方法一：按信号传递顺序来绘制方法二：按元器件来绘制方法三：由微分方程模型来绘制由方法一的七个微分方程得到：
A.c结构图的基本链接方式结构图有三种基本连接方式：串联：方框与方框首尾相连，前一方框的输出为后一个的输入。并联：几个方框具有同一个输入，而各方框输出的代数和为总的输出。反馈：前一方框的输出为另一方框的输入，得到的输出再返回作用于前一方框的输入端。前向通路：从输入到输出的信号通路；其传递函数G1(s)为前向通路传递函数；反馈通路：从输出反送到输入的信号通路；其传递函数G2(s)为反馈通路传递函数对于负反馈，当G2(s)=1时，称为单位反馈。
B结构图等效变换准则结构图没有直接给出系统输入与输出之间的定量关系。如何根据结构图得到系统输入输出之间的传递函数，从而便于进一步分析系统的性能呢？
引例：由结构图求传递函数：方法一：
这种方法太繁琐，所以要进行结构图等效变换：
等效原则：对结构图的任一部分进行变换时，变换前后输入输出的数学关系保持不变。等效的方法有：串联连接并联连接反馈连接综合点的移动引出点的移动
B.a串联连接B.b并联连接结论：并联连接的等效传递函数，是这些方框的传递函数的代数和。n个方框并联的等效传递函数，等于n个传递函数的代数和。
B.c反馈连接B.d综合点的前后移动从输入角度注意：前后移动，是相对信号流向而言的
顺着信号流向移动、为后移。逆着信号流移动、就是前移。总结：综合点前移，在移动的支路上除以综合点跨越方框的传递函数。综合点后移，在移动的支路上乘以综合点跨越方框的传递函数。
综合点间的移动：两个或多个相邻的综合点可以任意移动。
B.e引出点的移动从输出角度看少的增益得补上，多的增益得消去。结论：引出点后移，在移动的支路上除以引出点跨越的方框的传递函数。引出点前移，在移动的支路上乘以引出点跨越的方框的传递函数。
引出点间的移动：两个或多个相邻的引出点间可以任意移动。
注意：前后还要依据箭头方向
引出点和综合点相邻时，一般不交换它们的位置：等效化简的基本思路：把引出点向邻近的引出点方向移动，把综合点向邻近的综合点方向移动，使得等效后的结构图中，引出点与引出点相邻，综合点与综合点相邻。
C结构等效变换的应用注意：前后还要依据箭头方向
例子：A沿着G2后移。（右图右侧的减号应该为正红号）B沿着G1后移
问题：对于任意一个多输入多输出系统当选取不同的输入和输出时得到的传递函数总是有相同的分母呢？
结论：相对于同一个输出的传递函数，不一定会有相同的分母。相对于同一个输入的传递函数也不一定会有相同的分母。
总结：
首先确定输入信号与输出信号，如果有多个输入或多个输出，则应分别进行结构图的等效变换，求得各自的传递函数。若结构图中有交叉，则要把综合点和引出点前后移动，移动的原则就是，综合点尽量向相邻综合点方向移动；引出点则尽量向相邻的引出点移动，最终把交叉的现象消除。对多回路相互嵌套的情况，则由内至外进行等效变换。如果结构图很难看清回路的连接方式，则可以根据线性系统满足叠加原理的性质，将结构图分解，从局部到整体，一步一步地进行等效变换最后，在整个变换过程中，要注意反馈回路的正负符号。图片来源：自动控制原理华中科技大学
智能门锁电路图
[导读]智能锁工作原理是什么？智能锁技术原理又是什么？
智能锁工作原理是什么？智能锁技术原理是什么？对于专业人员来说，了解智能锁的工作原理并不难，每一项技术都有大量的资料查询，但是对于想要了解智能锁的普通用户来说，了解大概的原理更有利于了解行业，了解智能锁的使用和保养。这里介绍一下智能锁的工作原理和硬件组成。
智能锁基本硬件组成构造一览
智能密码锁的系统由智能监控器和电子锁具组成。二者异地放置，智能监控器供给电子锁具所需的电源并接收其发送的报警信息和状态信息。这里采用了线路复用技术，使电能供给和信息传输共用一根二芯电缆，提高了系统的可靠性、安全性。
智能锁工作原理科普
1.智能监控器的基本原理
智能监控器它由单片机、时钟、键盘、LCD显示器、存贮器、解调器、线路复用及监测、A/D转换、蜂鸣器等单元组成。主要完成与电子锁具之间的通信、智能化分析及通信线路的安全监测等功能。
智能监控器始终处于接收状态，以固定的格式接收电子锁具发来的报警信息和状态信息。对于报警信息，则马上通过LCD显示器及蜂鸣器发出声、光报警；对于状态信息，则存入内存，并与电子锁具在此时刻以前的历史状态进行比较，得出变化趋势，预测未来的状态变化，通过LCD显示器向值班人员提供相应信息，以供决策使用。智能监控器与电子锁具建立通信联系的同时，通过A/D转换器实时地监视流过通信线路的供电电流的变化，有效地防止人为因素造成的破坏，保证了通信线路的畅通。