自动控制原理中的控制系统结构图是一种用于描述系统各个组成部分之间信号传递关系的数学图形，它结合了系统的原理图和各元件的数学模型。结构图通过方框、信号线、比较点和引出点这四个基本元素来构建。
1. 方框（环节）：方框代表系统中的元件或子系统，它表示从输入到输出的单向传输函数关系。每个方框内通常标注的是该元件的传递函数，如G(s)和H(s)。
2. 信号线：带有箭头的直线表示信号的流动方向，线上标注的函数表明信号的特性。例如，G(s)R(s)表示控制器G(s)对输入R(s)的响应。
3. 比较点（汇合点/综合点）：这些点用于将两个或多个输入信号进行加减运算。"+"表示信号相加，"-"表示信号相减。在进行加减运算时，确保输入信号具有相同的量纲。
4. 引出点（分支点/测量点）：表示信号被测量或引出的位置，通常用于观察或控制。引出点处的信号具有相同大小和性质。
绘制结构图的一般步骤包括：
a. 将系统划分为若干个基本元件或环节。
b. 对每个元件或环节建立微分方程，并在零初始条件下进行拉普拉斯变换，得到它们的传递函数。
c. 将输入量置于最左侧，输出量置于最右侧，根据信号的传递顺序将各环节连接起来，形成结构图。
举例来说，对于一个电路系统，可以通过分析信号传递路径，利用基尔霍夫定律和元件特性建立微分方程，然后进行拉普拉斯变换，最终画出结构图。在等效变换过程中，为了简化结构图以求取闭环传递函数，可以应用串联、并联和反馈等基本形式的等效法则。
- 串联连接：前一环节的输出作为后一环节的输入，等效传递函数是所有串联环节传递函数的乘积。
- 并联连接：输入信号相同，输出是各环节输出的代数和，包括可能存在的负号。
通过这样的结构图分析，可以更直观地理解系统动态行为，为控制器设计和系统性能分析提供便利。在实际工程应用中，等效变换是设计和分析复杂控制系统的关键步骤，有助于我们理解和简化复杂的信号传递网络。
VIP享7折，此内容立减5.97元 
