Блок-шема на контролни системи

Дефиниција на блок-дијаграм

Блок-дијаграм се користи за претставување на контролен систем во дијаграмска форма. Друго речено, практичната претстава на контролниот систем е неговиот блок-дијаграм. Секој елемент од контролниот систем е претставен со блок, а блокот е симболичка претстава на трансферната функција на тој елемент.

Не е уштеуда удобно да се изведе целата трансферна функција на комплексен контролен систем во една функција. Поедноставно е да се изведе трансферната функција на контролните елементи поврзани со системот посебно.

Секој блок претставува трансферната функција на елемент и е поврзан вдоль патеката на сигналот. Блок-дијаграмите ја опростуваат комплексната контролна система. Секој елемент од контролната система е прикажан како блок, кој симболизира неговата трансферна функција. Заедно, овие блокови формираат целата контролна система.

На следниов дијаграм се прикажани два елемента со трансферни функции Gone(s) и Gtwo(s). Каде што Gone(s) е трансферната функција на првиот елемент, а Gtwo(s) е трансферната функција на вториот елемент на системот.

Дијаграмот исто така покажува дека има фидбек патека кроз која излезната сигнал C(s) се враќа и се споредува со входот R(s). Разликата помеѓу вход и излез е она што делува како актуализација или грешка сигнал.

Во секој блок на дијаграмот, излезната и входната сигнал се поврзани со трансферна функција. Каде што трансферната функција е:

Каде што C(s) е излезната, а R(s) е входната сигнал на тој конкретен блок. Комплексен контролен систем се состои од неколку блокови. Секој од нив има своја трансферна функција. Но целокупната трансферна функција на системот е односот на трансферната функција на крајната излез до трансферната функција на почетниот вход на системот.

Целокупната трансферна функција на овој систем може да се добие со опростување на контролната система со комбинирање на овие индивидуални блокови, еден по еден. Техниката на комбинирање на овие блокови се нарекува техника на редукција на блок-дијаграм. За успешна имплементација на оваа техника, треба да се следат неколку правила за редукција на блок-дијаграм.

Тачка на одземање во блок-дијаграм на контролен систем

Кога треба да се применува еден или истиот вход на повеќе од еден блок, користиме тоа што се нарекува тачка на одземање. Оваа точка е таму каде што входот има повеќе од еден пат за пропагација. Напомнете дека входот не се дели во точка.

Но, наместо тоа, входот се пропагира низ сите патеки поврзани со тоаа точка без да влијае на неговата вредност. Значи, истиот входен сигнал може да се применува на повеќе од еден систем или блок со имање на тачка на одземање. Обичен входен сигнал кој претставува повеќе од еден блок на контролен систем се прави со заедничка точка, како што е прикажано на следниов дијаграм со точката X.

Каскадни блокови

Кога контролните блокови се поврзани во серија (каскадирани), целокупната трансферна функција е производ од сите индивидуални трансферни функции на блоковите. Исто така, запомнете дека излезната на блок не се влијае од други блокови во серијата.

Сега, од дијаграмот, се гледа дека,

Каде што G(s) е целокупната трансферна функција на каскадираниот контролен систем.

Точки на собирање во блок-дијаграм на контролен систем

Понекогаш, различни входни сигнали се применуваат на истиот блок наместо еден вход на повеќе блокови. Тука, комбинираниот входен сигнал е збирот на сите применети входни сигнали. Оваа точка на собирање, каде што входните сигнали се спојуваат, е прикажана како прекрстена кружница во дијаграмите.

Тука R(s), X(s) и Y(s) се входните сигнали. Необходимо е да се обележи точката на собирање на входниот сигнал во блок-дијаграмот на контролен систем.

Заповзедни точки на собирање

Точка на собирање со повеќе од два входа може да се подели на две или повеќе последователни точки на собирање, каде што промената на положбата на последователните точки на собирање не влијае на излезната сигнал.

Друго речено - ако има повеќе од една точка на собирање директно поврзана, тогаш можат лесно да се разменат местата без да влијаат на крајната излез на системот на собирање.

Паралелни блокови

Кога се применува истиот входен сигнал на различни блокови, а излезните од секој од нив се собираат во точка на собирање за да се земе крајната излез на системот.

Целокупната трансферна функција на системот ќе биде алгебарски збир на трансферните функции на сите индивидуални блокови.

Ако Cone, Ctwo и Cthree се излезите на блоковите со трансферни функции Gone, Gtwo и Gthree, тогаш.

Преместување на тачка на одземање

Ако истиот сигнал се применува на повеќе од еден систем, тогаш сигналот е претставен во системот со точка наречена тачка на одземање. Принципот на преместување на тачката на одземање е дека може да се премести на едната или другата страна на блок, но крајната излез на граните поврзани со тачката на одземање мора да остане непроменета.

Тачката на одземање може да се премести на едната или другата страна на блокот.

На горниот дијаграм, тачката на одземање е преместена од положба A до B. Сигналот R(s) на тачката на одземање A ќе стане G(s)R(s) на точка B.

Затоа, потребен е друг блок со инверзна трансферна функција G(s) на тој пат за да се добие повторно R(s). Сега, да го испитаме кога тачката на одземање се преместува пред блокот, кој претходно беше после блокот. Тука, излезната е C(s), а входната е R(s) и затоа.

Тука, треба да се постави еден блок со трансферна функција G(s) на патот, така што излезната повторно ќе биде C(s).

Преместување на точка на собирање

Да го испитаме преместувањето на точката на собирање од положба пред блок до положба после блок. Има два входни сигнала, R(s) и ± X(s), кои влегуваат во точка на собирање во положба A. Излезната од точката на собирање е R(s) ± X(s). Резултантниот сигнал е вход на блок на контролен систем со трансферна функција G(s), а крајната излез на системот е

Затоа, точката на собирање може да се прецрта со входни сигнали R(s)G(s) и ± X(s)G(s)

Горните блок-дијаграми на излез на контролен систем можат да се препишат како

Горната равенка може да се претстави со блок со трансферна функција G(s) и вход R(s) ± X(s)/G(s) поново R(s)±X(s)/G(s) може да се претстави со точка на собирање со входни сигнал R(s) и ± X(s)/G(s) и на крај може да се црта како долу.

Блок-дијаграм на затворен контролен систем