Ohjausjärjestelmän lohko diagrammi

Loohdiagrammin määritelmä

Loohdiagrammi käytetään ohjausjärjestelmän esittämiseen diagrammina. Toisin sanoen ohjausjärjestelmän käytännön esitys on sen loohdiagrammi. Jokainen ohjausjärjestelmän osa esitetään lohkona, ja lohko on kyseisen osan siirtymäfunktion symbolinen esitys.

Monimutkaisen ohjausjärjestelmän koko siirtymäfunktion johtaminen yhdessä funktiossa ei aina ole sujuvaa. On helpompaa johtaa järjestelmään liitettyn tahon siirtymäfunktio erikseen.

Jokainen lohko edustaa elementin siirtymäfunktiota ja ne yhdistetään signaalivirran polun mukaisesti. Loohdiagrammit yksinkertaistavat monimutkaisia ohjausjärjestelmiä. Jokainen ohjausjärjestelmän elementti esitetään lohkona, joka symboloi sen siirtymäfunktiota. Yhdessä nämä lohkot muodostavat koko ohjausjärjestelmän.

Alla oleva kuva näyttää kaksi elementtiä, joiden siirtymäfunktiot ovat Gone(s) ja Gtwo(s). Gone(s) on ensimmäisen elementin siirtymäfunktio ja Gtwo(s) on järjestelmän toisen elementin siirtymäfunktio.

Diagrammissa näkyy myös palauteväylä, jossa ulostulo C(s) palautetaan ja verrataan syötteeseen R(s). Syötteen ja ulostulon välinen ero toimii aktuointisignaalina tai virhesignaalina.

Jokaisessa diagrammin lohkossa ulostulo ja syöte liittyvät toisiinsa siirtymäfunktion avulla. Siirtymäfunktio on:

Missä C(s) on ulostulo ja R(s) on kyseisen lohkon syöte. Monimutkainen ohjausjärjestelmä koostuu useista lohkoista. Jokaisella niistä on oma siirtymäfunktionsa. Mutta järjestelmän kokonaisen siirtymäfunktio on lopullisen ulostulon siirtymäfunktion suhde järjestelmän alkuperäisen syötteen siirtymäfunktioon.

Tämä järjestelmän kokonaisen siirtymäfunktio voidaan saada yksinkertaistamalla ohjausjärjestelmää yhdistämällä nämä yksittäiset lohkot yksi kerrallaan. Tätä lohkojen yhdistämistekniikkaa kutsutaan loohdiagrammin vähentämistechniikaksi. Tämän teknikan onnistuneelle toteuttamiselle on noudatettava tiettyjä loohdiagrammin vähentämissääntöjä.

Ohjausjärjestelmän loohdiagrammien otospiste

Kun samaa syötettä tarvitsee soveltaa useampaan kuin yhteen lohkkoon, käytetään sitä, mitä kutsutaan otospisteeksi. Tämä piste on paikka, jossa syöte voi kulkea useammalla reitillä. Huomioi, että syöttö ei jaa tässä pisteessä.Päinvastoin, syöte kulkee kaikissa reiteissä, jotka ovat kytketty tähän pisteeseen, ilman, että sen arvo muuttuu. Siksi sama syöte voidaan soveltaa useampaan kuin yhteen järjestelmään tai lohkkoon otospisteen avulla. Yhteinen syöte, joka edustaa useampaa kuin yhtä ohjausjärjestelmän lohkoa, tehdään yhteisellä pisteellä, kuten alla olevassa kuvassa piste X:n avulla.

Kasakoodit

Kun ohjauslohkoja yhdistetään sarjana (kasakoodina), kokonaisen siirtymäfunktion on kaikkien yksittäisten lohkojen siirtymäfunktioiden tulo. Muista myös, että lohkon ulostuloa ei vaikuta muiden lohkojen sarjassa.

Nähdään, että diagrammista,

Missä G(s) on kasakoodin ohjausjärjestelmän yleinen siirtymäfunktio.

Yhteenlaskupisteet ohjausjärjestelmän loohdiagrammissa

Joskus eri syöte signaaleja sovelletaan samaan lohkkoon yhden sijaan useaan lohkkoon. Tässä tapauksessa yhdistetty syötesignaali on kaikkien sovellettujen syötesignaalien summa. Tämä yhteenlaskupiste, jossa syötteet yhdistyvät, on merkitty ristikkäiseksi ympyräksi diagrammeissa.Tässä R(s), X(s) ja Y(s) ovat syötesignaalit. On välttämätöntä ilmaista tarkasti, mikä syötesignaali tulee yhteenlaskupisteeseen ohjausjärjestelmän loohdiagrammissa.

Peräkkäiset yhteenlaskupisteet

Yhteenlaskupiste, jolla on useampi kuin kaksi syötettä, voidaan jakaa kahteen tai useampaan peräkkäiseen yhteenlaskupisteeseen, missä peräkkäisten yhteenlaskupisteiden sijaintimuutos ei vaikuta signaalin ulostuloon.

Toisin sanoen, jos on useita yhteenlaskupisteitä, jotka ovat suoraan keskenään yhdytetty, niitä voidaan helposti vaihtaa paikoillaan ilman, että vaikutusta yhteenlaskujärjestelmän lopulliseen ulostuloon.

Rinnakkaiset lohkot

Kun sama syötesignaali sovelletaan eri lohkoihin, ja niiden jokaisen ulostulosta lasketaan summa yhteenlaskupisteessä järjestelmän lopullisen ulostulon saamiseksi.

Järjestelmän yleinen siirtymäfunktio on kaikkien yksittäisten lohkojen siirtymäfunktioiden algebrallinen summa.

Jos Cone, Ctwo ja Cthree ovat lohkojen ulostulot, joiden siirtymäfunktiot ovat Gone, Gtwo ja Gthree, silloin.

Otospisteen siirtäminen

Jos sama signaali sovelletaan useampaan kuin yhteen järjestelmään, signaali edustetaan järjestelmässä pisteellä, jota kutsutaan otospisteeksi. Otospisteen siirtämisen periaate on, että se voidaan siirtää lohkon jommallekummalle puolelle, mutta otospistettä koskevien haarojen lopullinen ulostulo on pysyttävä muuttumattomana.

Otospistettä voidaan siirtää lohkon jommallekummalle puolelle.

Yllä olevassa kuvassa otospiste on siirretty sijainnista A sijaintiin B. Signaali R(s) otospisteessä A tulee olemaan G(s)R(s) pisteessä B.

Siksi kyseiselle polulle on lisättävä toinen lohko, jonka siirtymäfunktio on G(s):n käänteisarvo, jotta saadaan taas R(s). Nyt tarkastelemme, kun otospiste siirretään ennen lohkoa, joka oli aiemmin lohkon jälkeen. Tässä ulostulo on C(s) ja syöte on R(s).

Tässä meidän on lisättävä yksi lohko, jonka siirtymäfunktio on G(s), polulle, jotta ulostulo tulee taas C(s).

Yhteenlaskupisteen siirtäminen

Tarkastelemme yhteenlaskupisteen siirtämistä lohkon ennen olevasta sijainnista lohkon jälkeiseen sijaintiin. Kaksi syötesignaalia, R(s) ja ± X(s), tulevat yhteenlaskupisteeseen sijainnissa A. Yhteenlaskupisteen ulostulo on R(s) ± X(s). Tuloksen signaali on ohjausjärjestelmän lohkon syöte, jonka siirtymäfunktio on G(s), ja järjestelmän lopullinen ulostulo on

Siksi yhteenlaskupistettä voidaan uudelleen piirtää syötesignaaleilla R(s)G(s) ja ± X(s)G(s)

Yllä olevat ohjausjärjestelmän ulostulon loohdiagrammit voidaan kirjoittaa uudelleen

Yllä oleva yhtälö voidaan esittää lohkolla, jonka siirtymäfunktio on G(s) ja syöte R(s) ± X(s)/G(s). Uudelleen R(s)±X(s)/G(s) voidaan esittää yhteenlaskupisteellä, jonka syötesignaalit ovat R(s) ja ± X(s)/G(s), ja lopulta se voidaan piirtää seuraavasti.

Suljetun silmukan ohjausjärjestelmän loohdiagrammi

Suljetussa ohjausjärjestelmässä osa ulostulosta palautetaan ja lisätään järjestelmän syötteeseen. Jos H(s) on palautuspolun siirtymäfunktio, niin palautussignaalin siirtymäfunktio on B(s) = C(s)H(s).

Yhteenlaskupisteessä syötesignaali R(s) lisätään B(s):ään ja tuottaa järjestelmän todellisen syötesignaalin tai virhesignaalin, jota merkitään E(s):llä.