Diagrama de Bloques de Sistemas de Control (Funcións de Transferencia Redución Puntos de Suma e Como Léalos)

Que é un diagrama de bloques nun sistema de control?

Un diagrama de bloques empregase para representar un sistema de control en forma de diagrama. En outras palabras, a representación práctica dun sistema de control é o seu diagrama de bloques. Cada elemento do sistema de control está representado cun bloque e o bloque é a representación simbólica da función de transferencia desse elemento.

Non é sempre conveniente derivar a función de transferencia completa dun sistema de control complexo nunha única función. É máis sinxelo derivar a función de transferencia do elemento de control conectado ao sistema por separado.

Entón, cada elemento representa a súa función de transferencia cun bloque, e estes están conectados co camiño de fluxo de sinal.

Os diagramas de bloques empreganse para simplificar sistemas de control complexos. Cada elemento do sistema de control está representado cun bloque, e o bloque é a representación simbólica da función de transferencia desse elemento. Un sistema de control completo pode representarse con o número necesario de bloques interconectados.

A figura a continuación amosa dous elementos cosas funcións de transferencia Gone(s) e Gtwo(s). Onde Gone(s) é a función de transferencia do primeiro elemento e Gtwo(s) é a función de transferencia do segundo elemento do sistema.

O diagrama tamén amosa que hai un camiño de retroalimentación polo cal a saída C(s) se retroalimenta e compara coa entrada R(s). A diferenza entre a entrada e a saída é a que actúa como sinal actuador ou sinal de erro.

En cada bloque do diagrama, a saída e a entrada están relacionadas por unha función de transferencia. Onde a función de transferencia é:

Onde C(s) é a saída e R(s) é a entrada desse bloque particular.

Un sistema de control complexo consiste en varios bloques. Cada un deles ten a súa propia función de transferencia. Pero a función de transferencia global do sistema é a relación entre a función de transferencia da saída final e a función de transferencia da entrada inicial do sistema.

Esta función de transferencia global do sistema pode obterse simplificando o sistema de control combinando estes bloques individuais, un por un.

A técnica de combinar estes bloques denomínase técnica de redución de diagramas de bloques.

Para a implementación exitosa desta técnica, deben seguirse algunhas regras para a redución de diagramas de bloques.

Vamos discutir estas regras, unha por unha, para a redución do diagrama de bloques do sistema de control. Se estás a buscar estudar sistemas de control, revisa as nosas preguntas de opción múltiple de sistemas de control.

Se a función de transferencia da entrada do sistema de control é R(s) e a saída correspondente é C(s), e a función de transferencia global do sistema de control é G(s), entón o sistema de control pode representarse como:

Punto de toma no diagrama de bloques dun sistema de control

Cando necesitamos aplicar unha ou a mesma entrada a máis dun bloque, usamos o que se coñece como o punto de toma.

Este punto é onde a entrada ten máis dun camiño para propagarse. Nótese que a entrada non se divide nun punto.

Senón, a entrada propágase por todos os camiños conectados a ese punto sen afectar o seu valor.

Por tanto, as mesmas señales de entrada poden aplicarse a máis dun sistema ou bloque tendo un punto de toma.

Unha señal de entrada común que representa máis dun bloque dun sistema de control fácese mediante un punto común, como se mostra na figura a continuación co punto X.

Bloques en cascada

Cando varios sistemas ou bloques de control están conectados en cascada, a función de transferencia do sistema completo será o produto das funcións de transferencia de todos os bloques individuais.

Tamén debe terse en conta que a saída de calquera bloque non será afectada pola presenza de outros bloques no sistema en cascada.

Agora, a partir do diagrama, véese que,

Onde G(s) é a función de transferencia global do sistema de control en cascada.

Puntos de suma no diagrama de bloques dun sistema de control

En vez de aplicar unha única señal de entrada a diferentes bloques, como no caso anterior, pode haber unha situación na que se apliquen diferentes señales de entrada ao mesmo bloque.

Neste caso, a sinal de entrada resultante é a suma de todas as señales de entrada aplicadas. A suma das señales de entrada está representada por un punto chamado punto de suma, mostrado na figura a continuación por un círculo cruzado.

Aquí, R(s), X(s) e Y(s) son as señales de entrada. É necesario indicar a fina especificando a sinal de entrada que entra nun punto de suma no diagrama de bloques do sistema de control.

Propina