Блокова схема на системите за управление (Преходни функции, опростяване, точки за сумиране и как да ги четете)

Какво е схема на блокове в системата за управление?

Схемата на блокове се използва за представяне на система за управление в графичен вид. С други думи, практическото представяне на система за управление е нейната схема на блокове. Всяка част от системата за управление е представена с блок, а блокът е символично представяне на преходната функция на тази част.

Винаги не е удобно да се изведе цялата преходна функция на сложна система за управление в една функция. По-лесно е да се изведе преходната функция на отделните елементи, свързани с системата.

Тогава всеки елемент се представя с преходна функция и те се свързват по пътя на потока на сигнала.

Схемите на блокове се използват за опростяване на сложни системи за управление. Всяка част от системата за управление се представя с блок, а блокът е символично представяне на преходната функция на този елемент. Пълна система за управление може да бъде представена с необходимия брой свързани блокове.

На фигурата по-долу са показани два елемента с преходни функции Gone(s) и Gtwo(s). Където Gone(s) е преходната функция на първия елемент, а Gtwo(s) е преходната функция на втория елемент на системата.

Диаграмата показва, че има обратен път, през който изходният сигнал C(s) се подава обратно и се сравнява с входния R(s). Разликата между вход и изход е това, което действа като активиращ сигнал или сигнал за грешка.

Във всеки блок на диаграмата, изходът и входът са свързани чрез преходна функция. Където преходната функция е:

Където C(s) е изходът, а R(s) е входът на конкретния блок.

Сложна система за управление се състои от няколко блока. Всеки от тях има своя преходна функция. Но общата преходна функция на системата е отношението на преходната функция на финалния изход към преходната функция на началния вход на системата.

Общата преходна функция на тази система може да бъде получена, като се опрости системата за управление, като се комбинират тези отделни блокове, един по един.

Техниката за комбиниране на тези блокове се нарича техника за намаляване на схемата на блокове.

За успешното приложение на тази техника, трябва да се спазват някои правила за намаляване на схемата на блокове.

Нека обсъдим тези правила, един по един, за намаляване на схемата на блокове за управление. Ако искате да изучавате системи за управление, проверете нашите тестови въпроси за системи за управление (MCQs).

Ако преходната функция на входа на система за управление е R(s), а соответствиящият изход е C(s), и общата преходна функция на системата за управление е G(s), то системата за управление може да бъде представена като:

Точка за отклонение в схемата на блокове за управление

Когато се нуждаем да приложим един и същ вход към повече от един блок, използваме това, което се нарича точка за отклонение.

Тази точка е мястото, където входът има повече от един път за разпространение. Забележете, че входът не се разделя на точка.

Но вместо това, входът се разпространява през всички пътища, свързани с тази точка, без да засяга стойността му.

Поради това, един и същи входни сигнали могат да бъдат приложени към повече от една система или блок, като има точка за отклонение.

Общ входен сигнал, представляващ повече от един блок на система за управление, се осъществява чрез обща точка, както е показано на фигурата по-долу с точка X.

Каскадни блокове

Когато няколко системи или блокове за управление са свързани в каскаден начин, преходната функция на цялата система ще бъде произведението от преходните функции на всички отделни блокове.

Тук също трябва да се запомни, че изходът на всеки блок няма да бъде засегнат от присъствието на други блокове в каскадната система.

Сега, от диаграмата, се вижда, че,

Където G(s) е общата преходна функция на каскадната система за управление.

Точки за сумиране в схемата на блокове за управление

Вместо да се прилага един входен сигнал към различни блокове, както в предходния случай, може да има ситуация, в която различни входни сигнали се прилагат към един и същ блок.

Тук, резултантният входен сигнал е сумата от всички входни сигнали, приложени. Сумирането на входните сигнали се представя с точка, наречена точка за сумиране, показана на фигурата по-долу с пресечна окръжност.