Juhtimissüsteemide blokskeem

Bloki diagrammi definitsioon

Bloki diagrammi kasutatakse juhtimissüsteemi esitamiseks diagrammikujul. Teisisõnu, juhtimissüsteemi praktiline esitus on selle bloki diagramm. Iga juhtimissüsteemi element esitatakse blokina ja see blokk on selle elemendi ülekandefunktsiooni sümbolne esitus.

Kompleksse juhtimissüsteemi kogu ülekandefunktsiooni ei ole alati mugav tuletada ühe funktsioonina. On lihtsam tuletada eraldi ühendatud juhtimisele elementi ülekandefunktsioon.

Iga blokk esitab elementi ülekandefunktsiooni ja need blokid on ühendatud signaali voolutee järgi. Blokid võimaldavad lihtsustada komplekseid juhtimissüsteeme. Iga juhtimissüsteemi element on näidatud blokkina, mis sümboliseerib selle ülekandefunktsiooni. Kokku moodustavad need blokid täieliku juhtimissüsteemi.

Järgnev joonis näitab kahte elementi ülekandefunktsioonidega Gone(s) ja Gtwo(s). Kus Gone(s) on esimese elemendi ülekandefunktsioon ja Gtwo(s) on teise elemendi ülekandefunktsioon süsteemis.

Diagrammil näidatakse, et on tagasiside tee, kaudu mille väljundsignaal C(s) viiakse tagasi ja võrreldakse sisendsignaali R(s)ga. Sisendi ja väljundi vahe toimib käivitussignaalina või veesignaalina.

Diagrammi igas blokkis on väljund ja sisend seotud ülekandefunktsiooniga. Kus ülekandefunktsioon on:

Kus C(s) on väljund ja R(s) on selle bloki sisend. Kompleksne juhtimissüsteem koosneb mitmest blokkist. Igal neist on oma ülekandefunktsioon. Kuid süsteemi kogu ülekandefunktsioon on lõpliku väljundi ülekandefunktsiooni suhe süsteemi algse sisendi ülekandefunktsiooniga.

Süsteemi kogu ülekandefunktsiooni saab lihtsustades juhtimissüsteemi, ühendades nende individuaalsete blokkide ükshaaval. Need blokkide ühendamise tehnikat nimetatakse bloki diagrammi lihtsustamise tehnikaks. Selle tehnikaga edukalt töötamiseks tuleb järgida mõnda bloki diagrammi lihtsustamise reeglit.

Võtmetähtsus juhtimissüsteemi bloki diagrammis

Kui meil on vaja rakendada ühte või sama sisendit rohkemale kui ühele blokkile, kasutame seda, mida nimetatakse võtmepunktiks. See punkt on see, kus sisendil on rohkem kui üks tee levituda. Märgime, et sisend ei jagune punktis.Vastupidi, sisend levib kõigis selle punkti ühendatud ridadel ilma selle väärtuse mõjutamata. Seega, sama sisendsignaal võib rakendada rohkemale kui ühele süsteemile või blokkile, kasutades võtmepunkti. Ühine sisendsignaal, mis esindab rohkem kui ühte juhtimissüsteemi blokki, on näidatud ühise punktiga, nagu allpool näidatud X-ga.

Kasvatasjad blokid

Kui juhtimisblokid on ühendatud sarja (kasvatasja) kaudu, siis kogu ülekandefunktsioon on kõigi individuaalsete blokkide ülekandefunktsioonide korrutis. Samuti meeletagu, et bloki väljundit ei mõjuta muud blokid sarjas.

Nüüd, diagrammist näeme, et,

Kus G(s) on kogu kasvatasjalise juhtimissüsteemi ülekandefunktsioon.

Summeerimispunktid juhtimissüsteemi bloki diagrammis

Mõnikord rakendatakse erinevaid sisendsignale sama blokkile selle asemel, et rakendada ühte sisendit mitmele blokkile. Siin kombinatsioonlik sisendsignaal on kõigi rakendatud sisendsignalide summa. See summeerimispunkt, kus sisendid ühinevad, on diagrammides näidatud ristkreutena.

Siin R(s), X(s) ja Y(s) on sisendsignaalid. On vajalik märkida täpselt, millised sisendsignaalid sissetulevad summeerimispunkti juhtimissüsteemi bloki diagrammis.

Järgnevad summeerimispunktid

Summeerimispunkt, millel on rohkem kui kaks sisendit, saab jagada kaheks või rohkemateks järjestikasteks summeerimispunktideks, kus järjestikaste summeerimispunktide asukoha muutmine ei mõjuta signaali väljundit.

Teisisõnu – kui on rohkem kui üks summeerimispunkt otsestikku seostatud, siis neid saab lihtsalt nende asukoha vahetada ilma lõpliku summeerimissüsteemi väljundit mõjutamata.

Rööpüks blokid

Kui sama sisendsignaal rakendatakse erinevatele blokkidele ja iga blokki väljund lisatakse summeerimispunktis, et saada süsteemi lõplik väljund.

Süsteemi kogu ülekandefunktsioon on kõigi individuaalsete blokkide ülekandefunktsioonide algebraline summa.

Kui Cone, Ctwo ja Cthree on blokkide väljundid ülekandefunktsioonidega Gone, Gtwo ja Gthree, siis.

Võtmepunkti viimine

Kui sama signaal rakendatakse rohkemale kui ühele süsteemile, siis signaal on süsteemis esitatud punktiga, mida nimetatakse võtmepunktiks. Võtmepunkti viimise põhimõte on, et seda võib viia bloki mõlemale poolele, kuid võtmepunktile ühendatud harude lõplik väljund peab jääma muutumatuks.

Võtmepunkti saab viia bloki mõlemale poolele.

Ülaltoodud joonisel viiakse võtmepunkt asukohast A asukohale B. Signaal R(s) võtmepunktis A muutub G(s)R(s)-ks asukohal B.

Seega tuleb sellele teele panna üks blokk ülekandefunktsiooni G(s) pöördväärtusega, et saada taas R(s). Nüüd uurime, kui võtmepunkt viiakse bloki ees, mis oli varem bloki järel. Siin väljund on C(s) ja sisend on R(s) ning seega.

Siin tuleb teele panna üks blokk ülekandefunktsiooniga G(s), et väljund tuleks taas C(s).

Summeerimispunkti viimine

Uurime summeerimispunkti viimist asukohast bloki ees asukohale bloki järel. On kaks sisendsignaalit, R(s) ja ± X(s), mis sissetulevad summeerimispunktisse asukohal A. Summeerimispunkti väljund on R(s) ± X(s). Tulemuslik signaal on juhtimissüsteemi bloki sisend ülekandefunktsiooniga G(s) ja süsteemi lõplik väljund on

Seega, summeerimispunkti saab uuesti joonistada sisendsignalitega R(s)G(s) ja ± X(s)G(s)

Ülaltoodud juhtimissüsteemi bloki diagrammide väljund saab kirjutada kui

Ülaltoodud võrrand saab esitada blokkiga ülekandefunktsiooniga G(s) ja sisendiga R(s) ± X(s)/G(s) taas R(s)±X(s)/G(s) saab esitada summeerimispunktiga sisendsignalitega R(s) ja ± X(s)/G(s) ja lõpuks saab seda joonistada kui allolevat.

Suletud tsüklise juhtimissüsteemi bloki diagramm

Suletud tsüklises juhtimissüsteemis viiakse väljund osaliselt tagasi ja lisatakse süsteemi sisendile. Kui H (s) on tagasiside tee ülekandefunktsioon, siis tagasiside signaali ülekandefunktsioon on B(s) = C(s)H(s).

Summeerimispunktis lisatakse sisendsignaal R(s) B(s) ja tekib süsteemi tegelik sisendsignaal või veesignaal, mida tähistatakse E(s).