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6-4系统的模拟图与框图
一、三种运算器
系统模拟中应用的运算器有三种：
加法器、数乘器(也称标量乘法器)和积分器。三种运算器的表示符号及其时域、
s域
中输入与输出的关系，如表
6-3
中所示。
二、系统模拟的定义与系统的模拟图
在实验室中用三种运算器：加法器、数乘器和积分器来模拟给定系统的数学模型——微分方程或系统函数
H(s)，称为
线性系统的模拟，简称系统模拟。经过模拟而得到的系统称为模拟系统。
从系统模拟的定义可看出，所谓系统模拟，仅是指数学意义上的模拟。模拟的不是实际的系统，而是系统的数学模型
——微分方程或系统函数
H(s)。这就是说，不管是任何实际系统，只要它们的数学模型相同，则它们的模拟系统就一
样，就可以在实验室里用同一个模拟系统对系统的特性进行研究。例如当系统参数或输入信号改变时，系统的响应如
何变化，系统的工作是否稳定，系统的性能指标能否满足要求，系统的频率响应如何变化，等等。所有这些都可用实
验仪器直接进行观测，或在计算机的输出装置上直接显示出来。模拟系统的输出信号，就是系统微分方程的解，称为
模拟解。这不仅比直接求解系统的微分方程来得简便，而且便于确定系统的最佳参数和最佳工作状态。这正是系统模
拟的重要实用意义和理论价值。
在工程实际中，三种运算器：加法器、数乘器和积分器，都是用含有运算放大器的电路来实现，这在电路基础课程中
已进行了研究，不再赘述。系统模拟一般都是用模拟计算机或数字计算机实现，也可在专用的实验设备上实现。
由加法器、数乘器和积分器连接而成的图称为系统模拟图，简称模拟图。模拟图与系统的微分方程
(或系统函数
H(s))
在描述系统特性方面是等价的。
三、常用的模拟图形式
常用的模拟图有四种形式：直接形式、并联形式、级联形式和混联形式。它们都可以根据系统的微分方程或系统函数
H(s)画出。在模拟计算机中，每一个积分器都备有专用的输入初始条件的引入端，
当进行模拟实验时，
每一个积分器都
要引入它应有的初始条件。有了这样的理解，下面画系统模拟图时，为简明方便，先设系统的初始状态为零，即系统为零状态。此时，模拟系统的输出信号，就只是系统的零状态响应了。
1．直接形式
设系统微分方程为二阶的，即
y''(t)
ay'
(t)
a
0
y(t)
f(t)
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（6-15）
为了画出其直接形式的模拟图，将式
(6-15)
改写为
y''(t)
a1y'(t)
a0y(t)
f(t)
根据此式即可画出时域直接形式的模拟图，如图
6-18(a)所示。可见图中有两个积分器
(因为微分方程是二阶的
)，有两
个数乘器和一个加法器。图中各变量之间的关系，