Blockdiagram av styrsystem (överföringsfunktioner reduktion summeringspunkter och hur man läser dem)

Vad är ett blockdiagram i ett reglersystem?

Ett blockdiagram används för att representera ett reglersystem i form av en diagram. Med andra ord är den praktiska representationen av ett reglersystem dess blockdiagram. Varje element i reglersystemet representeras med en block, och blocket är det symboliska representationen av överföringsfunktionen för det elementet.

Det är inte alltid bekvämt att härleda hela överföringsfunktionen för ett komplext reglersystem i en enda funktion. Det är lättare att härleda överföringsfunktionen för de reglerande element som är anslutna till systemet separat.

Ett block representerar sedan varje elements överföringsfunktion, och de kopplas sedan samman med signalflödets väg.

Blockdiagram används för att förenkla komplexa reglersystem. Varje element i reglersystemet representeras med en block, och blocket är den symboliska representationen av det elements överföringsfunktion. Ett komplett reglersystem kan representeras med det nödvändiga antalet sammanlänkade block.

Figuren nedan visar två element med överföringsfunktion Gone(s) och Gtwo(s). Där Gone(s) är överföringsfunktionen för det första elementet och Gtwo(s) är överföringsfunktionen för det andra elementet i systemet.

Diagrammet visar också att det finns en återkopplingsväg genom vilken utgångssignal C(s) matas tillbaka och jämförs med ingången R(s). Skillnaden mellan ingång och utgång är den som fungerar som drivsignal eller fel-signal.

I varje block i diagrammet är utgång och ingång relaterade genom en överföringsfunktion. Där överföringsfunktionen är:

Där C(s) är utgången och R(s) är ingången för det specifika blocket.

Ett komplext reglersystem består av flera block. Var och en har sin egen överföringsfunktion. Men det totala överföringsfunktionen för systemet är kvoten mellan överföringsfunktionen för den slutliga utgången och överföringsfunktionen för systemets inledande ingång.

Detta systemets totala överföringsfunktion kan erhållas genom att förenkla reglersystemet genom att kombinera dessa enskilda block, ett efter ett.

Tekniken för att kombinera dessa block kallas för blockdiagramreduktionsteknik.

För den lyckade implementeringen av denna teknik, finns det vissa regler för blockdiagramreduktion som ska följas.

Låt oss diskutera dessa regler, en efter en, för reduktion av reglersystems blockdiagram. Om du vill studera reglersystem, kolla in våra frågor om reglersystem.

Om överföringsfunktionen för ingången till reglersystemet är R(s) och motsvarande utgång är C(s), och det totala överföringsfunktionen för reglersystemet är G(s), då kan reglersystemet representeras som:

Avtagningspunkt i ett reglersystems blockdiagram

När vi behöver applicera en eller samma ingång till mer än ett block, använder vi vad som kallas en avtagningspunkt.

Detta är där ingången har mer än en väg att spridas. Observera att ingången inte delas vid en punkt.

Istället sprids ingången genom alla vägar som är anslutna till den punkten utan att påverka dess värde.

Genom att ha en avtagningspunkt kan samma ingångssignaler appliceras till mer än ett system eller block.

En gemensam ingångssignal som representerar mer än ett block i ett reglersystem görs av en gemensam punkt, som visas i figuren nedan med punkt X.

Kaskaderade block

När flera system eller reglerblock är anslutna i kaskad, kommer det hela systemets överföringsfunktion att vara produkten av överföringsfunktionen för alla individuella block.

Här bör också noteras att utgången från något block inte påverkas av närvaron av andra block i det kaskadade systemet.

Nu, från diagrammet, ser man att,

Där G(s) är det totala överföringsfunktionen för det kaskadade reglersystemet.

Summeringspunkter i ett reglersystems blockdiagram

Istället för att applicera en enda ingångssignal till olika block, som i det tidigare fallet, kan det finnas en situation där olika ingångssignaler appliceras till samma block.

Här är den resulterande ingångssignalen summan av alla ingångssignaler som appliceras. Summan av ingångssignaler representeras av en punkt som kallas summeringspunkt, som visas i figuren nedan med ett korsat cirkel.

Här är R(s), X(s) och Y(s) ingångssignalerna. Det är nödvändigt att ange det fina som specificerar ingångssignalen som går in i en summeringspunkt i reglersystemets blockdiagram.