דיאגרמת בלוק של מערכות בקרה (פונקציות תמסורת, הפחתה, נקודות סיכום וכיצד לקרוא אותן)

מהי דיאגרמת בלוק במערכת בקרה?

דיאגרמת בלוק משמשת לייצוג מערכת בקרה בצורה דיאגרמית. במילים אחרות, הייצוג הפרטי של מערכת בקרה הוא דיאגרמת הבלוק שלה. כל אלמנט במערכת הבקרה מיוצג עם בלוק והבלוק הוא הייצוג הסמלי של פונקציית ההעברה של אותו אלמנט.

לא תמיד נוח להפיק את פונקציית ההעברה המלאה של מערכת בקרה מורכבת בפונקציה אחת. יותר קל להפיק את פונקציית ההעברה של אלמנט הבקרה המחובר למערכת בנפרד.

בלוק מייצג את פונקציית ההעברה של כל אלמנט, והם מחוברים עם מסלול זרימת האות.

דיאגרמות בלוק משמשות לפשט מערכות בקרה מורכבות. כל אלמנט במערכת הבקרה מיוצג עם בלוק, והבלוק הוא הייצוג הסמלי של פונקציית ההעברה של אותו אלמנט. ניתן לייצג מערכת בקרה מלאה עם מספר בלוקים מתחברים הנדרש.

באיור המופיע להלן מתוארים שני אלמנטים עם פונקציות העברה Gone(s) ו-Gtwo(s). כאשר Gone(s) היא פונקציית ההעברה של האלמנט הראשון ו-Gtwo(s) היא פונקציית ההעברה של האלמנט השני במערכת.

האיור גם מציג שיש מסלול משוב באמצעותו אות הפלט C(s) מוזן חזרה ומושווה עם הקלט R(s). ההבדל בין הקלט והפלט הוא שמשמש כאות הפעלה או אות שגיאה.

בכל בלוק בדיאגרמה, האות הפלט והקלט קשורים יחד על ידי פונקציית העברה. כאשר פונקציית ההעברה היא:

כאשר C(s) הוא הפלט ו-R(s) הוא הקלט של אותו בלוק.

מערכת בקרה מורכבת כוללת מספר בלוקים. לכל אחד מהם יש פונקציית העברה משלה. אבל פונקציית ההעברה הכוללת של המערכת היא היחס בין פונקציית ההעברה של הפלט הסופי לפונקציית ההעברה של הקלט הראשוני של המערכת.

ניתן לקבל את פונקציית ההעברה הכוללת של המערכת זו על ידי פישוט המערכת על ידי שילוב הבלוקים הפרטיים אלה, אחד אחד.

טכניקת שילוב הבלוקים נקראת טכניקת הפחתת דיאגרמת בלוקים.

למימוש מוצלח של טכניקה זו, ישנם כמה חוקים להפחתת דיאגרמת בלוקים שצריך לעקוב אחריהם.

בואו נדון בחוקים הללו, אחד אחד, עבור הפחתת דיאגרמת בלוקים של מערכת בקרה. אם אתם רוצים ללמוד על מערכות בקרה, תבדקו את השאלות הכפולות שלנו במערכות בקרה.

אם פונקציית ההעברה של הקלט למערכת הבקרה היא R(s) והפלט המתאים הוא C(s), ופונקציית ההעברה הכוללת של מערכת הבקרה היא G(s), אז ניתן לייצג את מערכת הבקרה כך:

נקודת איסוף בדיאגרמת בלוק של מערכת בקרה

כאשר אנחנו צריכים להפעיל קלט אחד או אותו קלט לשני בלוקים או יותר, אנו משתמשים במה שמכונה נקודת איסוף.

זו הנקודה שבה לקלט יש יותר ממסלול אחד להתקדם. שימו לב שהקלט לא מתחלק בנקודה.

במקום זאת, הקלט מתקדם דרך כל המסלולים המחוברים לאותה נקודה מבלי להשפיע על ערכו.

לכן, אותות קלט זהים יכולים להיות מופעלים ביותר ממערכת או בלוק אחת באמצעות נקודת איסוף.

אות קלט משותף המייצג יותר מבלוק אחד במערכת בקרה נעשה באמצעות נקודה משותפת, כפי שמוצג באיור להלן עם הנקודה X.

בלוקים בשיטת קסאדה

כאשר מספר מערכות או בלוקי בקרה מחוברים בשיטה קסאדה, פונקציית ההעברה הכוללת של המערכת תהיה מכפלת פונקציות ההעברה של כל הבלוקים הפרטיים.

חשוב גם לזכור שאף בלוק לא יושפע מהנוכחות של בלוקים אחרים במערכת הקסאדה.

כעת, מהאיור נראה כי,

כאשר G(s) היא פונקציית ההעברה הכוללת של מערכת הבקרה הקסאדה.

נקודות סיכום בדיאגרמת בלוק של מערכת בקרה

במקום להפעיל אות קלט אחד לשני בלוקים שונים, כמו במקרה הקודם, ייתכן מצב שבו אותות קלט שונים מופעלים לאותו בלוק.

כאן, האות הקלט הסופי הוא סכום כל אותות הקלט המופעלים. הסכום של אותות הקלט מיוצג על ידי נקודה שנקראת נקודת סיכום, כפי שמוצגת באיור להלן על ידי מעגל חתוך.

כאן R(s), X(s) ו-Y(s) הם אותות הקלט. חשוב לציין את האות המגדיר את אות הקלט שנכנס לנקודת סיכום בדיאגרמת הבלוק של מערכת הבקרה.

תשלום טיפ