Diagrama de Bloc de Sistemes de Control (Funcions de Transferència, Reducció, Punts de Suma i Com Llegir-los)
Què és un esquema de blocs en un sistema de control?
Un esquema de blocs s'utilitza per representar un sistema de control en forma de diagrama. En altres paraules, la representació pràctica d'un sistema de control és el seu esquema de blocs. Cada element del sistema de control es representa amb un bloc i el bloc és la representació simbòlica de la funció de transferència d'aquest element.
No sempre és convenient derivar la funció de transferència completa d'un sistema de control complex en una única funció. És més fàcil derivar la funció de transferència dels elements de control connectats al sistema de manera separada.
Un bloc llavors representa la funció de transferència de cada element, i es connecten amb el camí de flux de senyal.
Els esquemes de blocs s'utilitzen per simplificar els sistemes de control complexos. Cada element del sistema de control es representa amb un bloc, i el bloc és la representació simbòlica de la funció de transferència d'aquest element. Un sistema de control complet es pot representar amb el nombre necessari de blocs interconnectats.
La figura següent mostra dos elements amb funcions de transferència Gone(s) i Gtwo(s). On Gone(s) és la funció de transferència del primer element i Gtwo(s) és la funció de transferència del segon element del sistema.
El diagrama també mostra que hi ha un camí de retroalimentació a través del qual el senyal de sortida C(s) es retroalimenta i es compara amb la entrada R(s). La diferència entre l'entrada i la sortida és la que actua com a senyal d'actuació o senyal d'error.
En cada bloc del diagrama, la sortida i l'entrada estan relacionades per una funció de transferència. On la funció de transferència és:
On C(s) és la sortida i R(s) és l'entrada d'aquest bloc específic.
Un sistema de control complex consta de diversos blocs. Cada un té la seva pròpia funció de transferència. Però la funció de transferència global del sistema és la raó entre la funció de transferència de la sortida final i la funció de transferència de l'entrada inicial del sistema.
Aquesta funció de transferència global del sistema es pot obtenir simplificant el sistema de control combinant aquests blocs individuals, un per un.
La tècnica de combinar aquests blocs s'anomena tècnica de reducció d'esquemes de blocs.
Per a la implementació exitosa d'aquesta tècnica, cal seguir algunes regles de reducció d'esquemes de blocs.
Discutim aquestes regles, una per una, per a la reducció del esquema de blocs del sistema de control. Si esteu buscant fer algun estudi de sistemes de control, consulteu les nostres preguntes de múltiples opcions (MCQs) de sistemes de control.
Si la funció de transferència de l'entrada del sistema de control és R(s) i la sortida corresponent és C(s), i la funció de transferència global del sistema de control és G(s), llavors el sistema de control es pot representar com:
Punt de desconnexió en un esquema de blocs de sistema de control
Quan necessitem aplicar una o la mateixa entrada a més d'un bloc, utilitzem el que es coneix com a punt de desconnexió.
Aquest punt és on l'entrada té més d'un camí per propagar-se. Noteu que l'entrada no es divideix en un punt.
En lloc d'això, l'entrada es propaga a través de tots els camins connectats a aquest punt sense afectar el seu valor.
Per tant, els mateixos senyals d'entrada es poden aplicar a més d'un sistema o bloc tenint un punt de desconnexió.
Un senyal d'entrada comú que representa més d'un bloc d'un sistema de control es fa mitjançant un punt comú, com es mostra a la figura següent amb el punt X.
Blocs en cascada
Quan diversos sistemes o blocs de control estan connectats en cascada, la funció de transferència total del sistema serà el producte de les funcions de transferència de tots els blocs individuals.
Cal recordar també que la sortida de qualsevol bloc no estarà afectada per la presència d'altres blocs en el sistema en cascada.
Ara, a partir del diagrama, es veu que,
On G(s) és la funció de transferència global del sistema de control en cascada.
Punts de suma en un esquema de blocs de sistema de control
En lloc d'aplicar un sol senyal d'entrada a diversos blocs, com en el cas anterior, pot haver-hi situacions on es fan servir diversos senyals d'entrada al mateix bloc.
Aquí, el senyal d'entrada resultant és la suma de tots els senyals d'entrada aplicats. La suma dels senyals d'entrada es representa amb un punt anomenat punt de suma, que es mostra a la figura següent amb un cercle creuat.
Aquí R(s), X(s) i Y(s) són els senyals d'entrada. És necessari indicar la especificació del senyal d'entrada que entra en un punt de suma en l'esquema de blocs del sistema de control.
