Блок-схема систем управления (передаточные функции уменьшение суммирующие точки и как их читать)
Что такое блок-схема в системе управления?
Блок-схема используется для представления системы управления в виде диаграммы. Другими словами, практическое представление системы управления — это ее блок-схема. Каждый элемент системы управления представлен блоком, а блок является символическим представлением передаточной функции этого элемента.
Не всегда удобно выводить всю передаточную функцию сложной системы управления в одной функции. Проще вывести передаточные функции элементов управления, подключенных к системе, отдельно.
Каждый элемент представляется своим блоком, который символически представляет передаточную функцию этого элемента, и затем они соединяются по пути потока сигнала.
Блок-схемы используются для упрощения сложных систем управления. Каждый элемент системы управления представлен блоком, а блок является символическим представлением передаточной функции этого элемента. Полная система управления может быть представлена необходимым количеством взаимосвязанных блоков.
На рисунке ниже показаны два элемента с передаточными функциями Gone(s) и Gtwo(s). Где Gone(s) — передаточная функция первого элемента, а Gtwo(s) — передаточная функция второго элемента системы.
На диаграмме также показан путь обратной связи, через который выходной сигнал C(s) подается обратно и сравнивается с входным R(s). Разница между входом и выходом является управляющим или ошибочным сигналом.
В каждом блоке диаграммы выход и вход связаны передаточной функцией. Где передаточная функция:
Где C(s) — выход, а R(s) — вход данного блока.
Сложная система управления состоит из нескольких блоков. У каждого из них своя передаточная функция. Однако общая передаточная функция системы — это отношение передаточной функции конечного выхода к передаточной функции начального входа системы.
Общую передаточную функцию системы можно получить, упростив систему управления, объединив эти отдельные блоки по одному.
Техника объединения этих блоков называется техникой сокращения блок-схемы.
Для успешного применения этой техники необходимо соблюдать некоторые правила сокращения блок-схемы.
Давайте обсудим эти правила по порядку для сокращения блок-схемы системы управления. Если вы хотите изучить системы управления, ознакомьтесь с нашими тестами по системам управления.
Если передаточная функция входа системы управления равна R(s), а соответствующий выход — C(s), а общая передаточная функция системы управления равна G(s), то система управления может быть представлена как:
Точка отбора в блок-схеме системы управления
Когда нам нужно применить один и тот же входной сигнал к нескольким блокам, мы используем так называемую точку отбора.
Эта точка — место, где входной сигнал имеет более одного пути распространения. Обратите внимание, что входной сигнал не делится на точке.
Но вместо этого входной сигнал распространяется по всем путям, связанным с этой точкой, без изменения его значения.
Таким образом, один и тот же входной сигнал может быть применен к нескольким системам или блокам, используя точку отбора.
Общий входной сигнал, представляющий несколько блоков системы управления, осуществляется с помощью общей точки, как показано на рисунке ниже с точкой X.
Каскадные блоки
Когда несколько систем или блоков управления соединены последовательно, общая передаточная функция всей системы будет равна произведению передаточных функций всех отдельных блоков.
Здесь также следует помнить, что выход любого блока не будет влиять на присутствие других блоков в каскадной системе.
Из диаграммы видно, что,
Где G(s) — общая передаточная функция каскадной системы управления.
Суммирующие точки в блок-схеме системы управления
Вместо применения одного входного сигнала к различным блокам, как в предыдущем случае, может возникнуть ситуация, когда различные входные сигналы применяются к одному и тому же блоку.
Здесь результирующий входной сигнал является суммой всех входных сигналов, применяемых. Суммирование входных сигналов представлено точкой, называемой суммирующей точкой, показанной на рисунке ниже перекрещенным кругом.
Здесь R(s), X(s) и Y(s) — входные сигналы. Необходимо указать знак, определяющий входной сигнал, входящий в суммирующую точку в блок-схеме системы управления.
