梅森公式

梅森公式

用于求傳遞函數公式
梅森公式是用于求傳遞函數的。應用梅森公式将大大簡化結構變換的計算,但當系統結構比較複雜時,很容易判斷錯誤前向通道、回路、餘子式的數目。[1]因此常常将梅森公式和結構圖變換結合起來用,也經常用兩種方法互相驗算。
  • 中文名:梅森公式
  • 外文名:
  • 别名:
  • 表達式:
  • 提出者:
  • 适用領域:
  • 英文名:Mason
  • 公式:G(s)=Σ(Ρκ*△κ)╱△
  • 作用:簡化結構變換的計算

公式介紹

對于一個确定的信号流圖或方框圖,應用梅森公式可以直接求得輸入變量到輸出變量的系統傳遞函數。

梅森公式可表示為:G(s)=Σ(Ρκ*△κ)╱△

式中G(s)=——系統總傳遞函數;

n——是前向通道數;

Ρκ——第k條前向通路的傳遞函數,由輸入端單向傳遞至輸出端的信号通道稱為前向通道;

△——流圖的特征式△=1-ΣLi+ΣLjLk-ΣLiLjLk。

其中

Li——所有不同回路的傳遞函數之和;

LjLk——所有兩兩不接觸的回路傳遞函數乘積之和(注:三個回路兩兩不接觸不代表這三個回路互不接觸);

LiLjLk——所有三個互不接觸回路傳遞函數乘積之和;

△κ——第k條前向通路特征式的餘因子,即對于流圖的特征式△,将與第k條前向通路相接觸的回路傳遞函數代以零值,餘下的即為△κ。

回路傳遞函數是指反饋回路的前向通道和反饋通道傳遞函數的乘積,包含反饋極性的正、負号。

注意事項

(1)n條前向通道數是指從輸入信号至輸出信号前向通道的總數,不要漏掉,不要重複,也不要錯劃。注意信号傳遞的單向性。

(2)單獨回路數和互不接觸回路數不要漏掉,亦不要重複。△和△κ應計算無誤。

(3)反饋的極性應體現在傳遞函數的正負上,一定要注意符号。

(4)梅森公式隻能用于輸入節點與輸出節點之間。

下面通過求圖3.48f所示二級電路網絡信号流圖的傳遞函數來說明梅森公式的用法。

這個系統中,輸入變量與輸出變量之間隻有一條前向通道,其傳遞函數為信号流圖裡有三個不同回路,它們的傳遞函數分别為回路、不接觸回路(回路、接觸回路,并且回路、接觸回路)。因此,流圖特征式為(3.79)。

從中将與通道接觸的回路傳遞函數和都代以零值,即可獲得餘因子。因此,得到(3.80)。

所以将式(3.79)和式(3.80)代入式(3.78)便可得到二級電路網絡的系統傳遞函數。

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