Blokkdiagram for styresystemer

Blokkskjema Definisjon

Et blokkskjema brukes for å representere et styresystem i skjemaform. Med andre ord, den praktiske representasjonen av et styresystem er dets blokkskjema. Hvert element i styresystemet representeres med en blokk, og blokken er den symboliske representasjonen av overføringsfunksjonen for det elementet.

Det er ikke alltid hensiktsmessig å utlede en komplekts styresystems helhetlige overføringsfunksjon i en enkelt funksjon. Det er enklere å utlede overføringsfunksjonen for styringselementet som er koblet til systemet separat.

Hver blokk representerer et elements overføringsfunksjon og er koblet langs signalstrømmeveien.Blokkskjema forenkler komplekse styresystemer. Hvert element i styresystemet vises som en blokk, som symboliserer dens overføringsfunksjon. Sammen danner disse blokkene det komplette styresystemet.

Figuren nedenfor viser to elementer med overføringsfunksjon Gone(s) og Gtwo(s). Der Gone(s) er overføringsfunksjonen for det første elementet, og Gtwo(s) er overføringsfunksjonen for det andre elementet i systemet.

Skjemaet viser også at det er en tilbakemeldingsbane gjennom hvilken utdata C(s) sendes tilbake og sammenlignes med inndata R(s). Forskjellen mellom inndata og utdata er den som fungerer som aktiverende signal eller feilsignal.

I hver blokk i skjemaet er utdata og inndata relatert sammen ved en overføringsfunksjon. Der overføringsfunksjonen er:

Der C(s) er utdata og R(s) er inndata for den spesifikke blokken.Et komplekts styresystem består av flere blokker. Hver av dem har sin egen overføringsfunksjon. Men det totale overføringsfunksjonen for systemet er forholdet mellom overføringsfunksjonen for den endelige utdataen til overføringsfunksjonen for systemets initielle inndata.

Denne systemets totale overføringsfunksjon kan oppnås ved å forenkle styresystemet ved å kombinere disse individuelle blokkene, en etter en.Teknikken for å kombinere disse blokkene refereres til som blokkskjema reduksjonsteknikk.For vellykket implementering av denne teknikken, må noen regler for blokkskjema reduksjon følges.

Avhentepunkt i et Styresystem Blokkskjema

Når vi trenger å bruke ett eller samme inndata til mer enn én blokk, bruker vi det som kjent som avhentepunktet.Dette punktet er der inndata har mer enn én vei å formidle seg. Merk at inndata ikke blir delt på et punkt.

Men i stedet formidles inndata gjennom alle veiene som er koblet til dette punktet uten å påvirke dens verdi.Dermed kan de samme inndatasignalene bli brukt til mer enn ett system eller blokk ved å ha et avhentepunkt.Et felles inndatasignal som representerer mer enn én blokk i et styresystem utføres ved et felles punkt, som vist i figuren nedenfor med punkt X.

Kaskadeblokker

Når styringsblokker er koblet i serie (kaskadet), er den totale overføringsfunksjonen produktet av alle individuelle blokkoverføringsfunksjoner.Husk også at en blokkens utdata ikke påvirkes av andre blokker i serien.

Nå, fra skjemaet, ser man at,

Der G(s) er den totale overføringsfunksjonen for det kaskaderte styresystemet.

Summeringspunkter i et Styresystem Blokkskjema

Noen ganger brukes forskjellige inndatasignaler til den samme blokken i stedet for ett enkelt inndata til flere blokker.Her er det kombinerte inndatasignalet summen av alle anvendte inndatasignaler. Dette summeringspunktet, hvor inndata slår sammen, vises som et krysset sirkel i skjemaer.

Her er R(s), X(s) og Y(s) inndatasignalene. Det er nødvendig å indikere finspesifiseringen av inndatasignalet som går inn i et summeringspunkt i styresystemets blokkskjema.

Kontinuerlige Summeringspunkter

Et summeringspunkt med mer enn to inndata kan deles inn i to eller flere kontinuerlige summeringspunkter, der forandring av posisjonen til kontinuerlige summeringspunkter ikke påvirker signalets utdata.

Med andre ord – hvis det er mer enn ett summeringspunkt direkte forbundet, kan de lett bytte plass uten å påvirke det endelige utdataet av summeringssystemet.

Parallelle Blokker

Når samme inndatasignal brukes, ulike blokker og utdata fra hver av dem legges sammen i et summeringspunkt for å ta systemets endelige utdata.

Systemets totale overføringsfunksjon vil være den algebraiske summen av overføringsfunksjonen for alle individuelle blokker.

Hvis Cone, Ctwo og Cthree er blokkenes utdata med overføringsfunksjon Gone, Gtwo og Gthree, da.

Flytting av Avhentepunkt

Hvis samme signal brukes til mer enn ett system, så representeres signalet i systemet ved et punkt kalt avhentepunktet.Prinsippet om flytting av avhentepunktet er at det kan flyttes på hver side av en blokk, men grenenes endelige utdata som er koblet til avhentepunktet, må være uendret.

Avhentepunktet kan flyttes til hver side av blokken.

I figuren ovenfor, flyttes avhentepunktet fra posisjon A til B. Signalet R(s) ved avhentepunkt A vil bli G(s)R(s) ved punkt B.

Derfor må en annen blokk med inversen av overføringsfunksjon G(s) settes på den veien for å få R(s) igjen.La oss nå undersøke når avhentepunktet flyttes før blokken, som tidligere var etter blokken.Her er utdata C(s), og inndata er R(s) og derfor.

Her må vi sette en blokk med overføringsfunksjon G(s) på veien slik at utdata kommer igjen som C(s).

Flytting av Summeringspunkt

La oss undersøke summeringspunktets flytting fra en posisjon før en blokk til en posisjon etter en blokk.Det er to inndatasignaler, R(s) og ± X(s), som går inn i et summeringspunkt i posisjon A. Utdata fra summeringspunktet er R(s) ± X(s).Det resulterende signalet er inndata til et styresystemsblokk med overføringsfunksjon G(s), og det endelige utdataet fra systemet er

Derfor kan et summeringspunkt tegnes på nytt med inndatasignaler R(s)G(s) og ± X(s)G(s)

De ovennevnte blokkskjemaene for styresystemets utdata kan skrives om som

Den ovennevnte ligningen kan representeres av en blokk med overføringsfunksjon G(s) og inndata R(s) ± X(s)/G(s) igjen R(s)±X(s)/G(s) kan representeres med et summeringspunkt med inndatasignal R(s) og ± X(s)/G(s) og til slutt kan det tegnes som nedenfor.

Blokkskjema for Lukket Løkke Styresystem

I et lukket løkke styresystem, en brøkdel av utdata er tilbakemeldt og lagt til systemets inndata. Hvis H (s) er overføringsfunksjonen for tilbakemeldingsbanen, da er overføringsfunksjonen for tilbakemeldingssignalet B(s) = C(s)H(s).

Ved summeringspunktet, vil inndatasignalet R(s) bli lagt til B(s) og produserer det faktiske inndatasignalet eller feilsignalet for systemet, og det betegnes med E(s).