Sistēmas kontroles blokschema

Blokdiagrama definīcija

Blokdiagrama tiek izmantota, lai attēlotu regulēšanas sistēmu diagrammas formā. Citiem vārdiem sakot, praktneska reprezentācija regulēšanas sistēmai ir tās blokdiagrama. Katrai regulēšanas sistēmas sastāvdaļai tiks piešķirts bloks, un šis bloks ir simboliska reprezentācija tam elementam atbilstošajai pārnesfunkcijai.

Nav vienmēr ērti izveidot sarežģītas regulēšanas sistēmas pilnu pārnesfunkciju vienā funkcijā. Vienkāršāk ir izveidot katras sistēmas savienojuma pārnesfunkciju atsevišķi.

Katrā blokā tiek reprezentēta elementa pārnesfunkcija un tiek savienots pa signāla plūsmas ceļu. Blokdiagramas vienkāršo kompleksas regulēšanas sistēmas. Katrs regulēšanas sistēmas elements tiek parādīts kā bloks, simbolizējot to pārnesfunkciju. Kopā šie bloki veido pilnu regulēšanas sistēmu.

Zemāk redzamā diagramma rāda divus elementus ar pārnesfunkcijām Gone(s) un Gtwo(s). Kur Gone(s) ir pirmā elementa pārnesfunkcija, bet Gtwo(s) ir otrā elementa pārnesfunkcija sistēmā.

Diagrammā arī redzams, ka ir atgriezeniskā gājiena ceļš, caur ko izvades signāls C(s) tiek atgriezts un salīdzināts ar ievades R(s). Starpniecību starp ievadi un izvadi, kas darbojas kā aktuatora signāls vai kļūdas signāls.

Katram diagrammas blokam ievade un izvade ir saistītas ar pārnesfunkciju. Kur pārnesfunkcija ir:

Kur C(s) ir izvade, un R(s) ir ievade konkrētam blokam. Sarežģītā regulēšanas sistēma sastāv no vairākiem blokiem. Katram no tiem ir savas pārnesfunkcijas. Tomēr sistēmas kopējā pārnesfunkcija ir attiecība starp galīgo izvades pārnesfunkciju un sistēmas sākotnējās ievades pārnesfunkciju.

Šīs sistēmas kopējo pārnesfunkciju var iegūt, vienkāršojot regulēšanas sistēmu, savienojot šos individuālos blokus, vienu pēc otra. Šo bloku savienošanas tehnika tiek saukta par blokdiagrammas samazināšanas tehniku. Lai veiksmīgi īstenotu šo tehniku, jāievēro dažas blokdiagrammas samazināšanas noteikumi.

Izņemšanas punkts regulēšanas sistēmas blokdiagrammā

Ja mums jāpielieto viens vai tas pats ievades signāls vairākiem blokiem, mēs izmantojam to, ko sauc par izņemšanas punktu. Šajā punktā ievadei ir vairākas ceļojumu iespējas. Jāatceras, ka ievade netiek sadalīta punktā.

Tomēr ievade izplatās cauri visiem ar šo punktu savienotajiem ceļiem, neskatoties uz tās vērtību. Tādējādi, izmantojot izņemšanas punktu, vienāds ievades signāls var tikt piemērots vairākiem sistēmām vai blokiem. Vispārējs ievades signāls, kas pārstāv vairākus regulēšanas sistēmas blokus, tiek veikts ar kopīgu punktu, kā parādīts zemāk esošajā diagrammā ar punktu X.

Kaskāde bloki

Ja kontrolles bloki ir savienoti virzienā (kaskādē), tad kopējā pārnesfunkcija ir visu individuālo bloku pārnesfunkciju reizinājums. Atcerieties, ka bloka izvade nav ietekmēta ar citiem blokiem virknē.

No diagrammas redzams, ka,

Kur G(s) ir kaskādes kontrolles sistēmas kopējā pārnesfunkcija.

Saskaitīšanas punkti regulēšanas sistēmas blokdiagrammā

Dažreiz dažādi ievades signāli tiek piemēroti vienam blokam, nevis vienam ievades signālam vairākiem blokiem. Šeit apvienotais ievades signāls ir visu piemērotu ievades signālu summa. Šis saskaitīšanas punkts, kur ievades apvienojas, tiek parādīts kā krustotais aplis diagrammās.

Šeit R(s), X(s) un Y(s) ir ievades signāli. Ir nepieciešams norādīt ievades signālu, kas ienāk saskaitīšanas punktā regulēšanas sistēmas blokdiagrammā.

Nekavējoši saskaitīšanas punkti

Saskaitīšanas punkts ar vairāk nekā diviem ievades signāliem var tikt sadalīts vairākos nekavējošos saskaitīšanas punktos, kur nekavējošo saskaitīšanas punktu pozīcijas maiņa nesaista signāla izvadi.

Citiem vārdiem sakot – ja ir vairāki tieši savstarpēji saistīti saskaitīšanas punkti, tos var viegli mainīt no viena punkta uz otru, nesaistot galveno saskaitīšanas sistēmas izvadi.

Paralēlie bloki

Ja tiek piemērots viens un tas pats ievades signāls, dažādiem blokiem un katra no tām izvades tiek saskaitītas saskaitīšanas punktā, lai iegūtu sistēmas galīgo izvadi.

Sistēmas kopējā pārnesfunkcija būs visas individuālo bloku pārnesfunkciju algebriskā summa.

Ja Cone, Ctwo un Cthree ir bloku izvades ar pārnesfunkcijām Gone, Gtwo un Gthree, tad.

Izņemšanas punkta pārvietošana

Ja viens un tas pats signāls tiek piemērots vairākiem sistēmām, tad šis signāls tiek reprezentēts sistēmā ar punktu, ko sauc par izņemšanas punktu. Izņemšanas punkta pārvietošanas princips ir tāds, ka to var pārvietot uz jebkuru bloka malu, bet tālāk savienotu šūnu galvenā izvadei, kas savienota ar izņemšanas punktu, jāpaliek nemainīga.

Izņemšanas punktu var pārvietot uz jebkuru bloka malu.

Augstāk minētajā diagrammā izņemšanas punkts tiek pārvietots no pozīcijas A uz B. Signāls R(s) izņemšanas punktā A kļūst par G(s)R(s) punktā B.

Tādējādi, lai atkal iegūtu R(s), jāievieto cits bloks ar inverso pārnesfunkciju G(s) šajā ceļā. Tagad apskatīsim, kad izņemšanas punkts tiek pārvietots pirms bloka, kurš agrāk bija pēc bloka. Šeit izvade ir C(s), un ievade ir R(s), un tādējādi.

Šeit mums jāievieto viens bloks ar pārnesfunkciju G(s) šajā ceļā, lai izvade atkal būtu C(s).

Saskaitīšanas punkta pārvietošana

Apskatīsim saskaitīšanas punkta pārvietošanu no pozīcijas pirms bloka uz pozīciju pēc bloka. Ir divi ievades signāli, R(s) un ± X(s), kas ienāk saskaitīšanas punktā pozīcijā A. Saskaitīšanas punkta izvade ir R(s) ± X(s). Iegūtais signāls ir ievade kontrolles sistēmas blokam ar pārnesfunkciju G(s), un sistēmas galīgā izvade ir

Tādējādi, saskaitīšanas punktu var atkārtoti zīmēt ar ievades signāliem R(s)G(s) un ± X(s)G(s)

Augstāk minēto kontrolles sistēmas blokdiagrammu izvadi var atkārtoti rakstīt kā

Šī vienādojuma var reprezentēt ar bloku ar pārnesfunkciju G(s) un ievadi R(s) ± X(s)/G(s). Un atkal R(s)±X(s)/G(s) var reprezentēt ar saskaitīšanas punktu ar ievades signāliem R(s) un ± X(s)/G(s) un beidzot to var zīmēt tālāk.

Aizvērtās lūpas kontrolēšanas sistēmas blokdiagramma

Aizvērtās lūpas kontrolēšanas sistē