แผนภาพบล็อกของระบบควบคุม (ฟังก์ชันการถ่ายโอน การลดทอน จุดรวม และวิธีการอ่าน)

แผนผังบล็อกในระบบควบคุมคืออะไร?

แผนผังบล็อกถูกใช้เพื่อแสดงระบบควบคุมในรูปแบบแผนภาพ ในคำอื่น ๆ คือ การนำเสนอที่เป็นจริงของระบบควบคุมคือแผนผังบล็อก แต่ละองค์ประกอบของระบบควบคุมจะถูกแทนที่ด้วยบล็อกและบล็อกนั้นเป็นการแทนที่สัญลักษณ์ของฟังก์ชันโอนถ่ายขององค์ประกอบนั้น

ไม่ได้สะดวกเสมอไปในการสร้างฟังก์ชันโอนถ่ายทั้งหมดของระบบควบคุมที่ซับซ้อนในฟังก์ชันเดียว มันง่ายกว่าในการสร้างฟังก์ชันโอนถ่ายขององค์ประกอบควบคุมที่เชื่อมต่อกับระบบแยกกัน

บล็อกแล้วแทนที่ฟังก์ชันโอนถ่ายของแต่ละองค์ประกอบ และพวกมันถูกเชื่อมต่อด้วยทางเดินของสัญญาณ

แผนผังบล็อกถูกใช้เพื่อย่อระบบควบคุมที่ซับซ้อน แต่ละองค์ประกอบของระบบควบคุมจะถูกแทนที่ด้วยบล็อกและบล็อกนั้นเป็นการแทนที่สัญลักษณ์ของฟังก์ชันโอนถ่ายขององค์ประกอบนั้น ระบบควบคุมทั้งหมดสามารถแทนที่ด้วยจำนวนบล็อกที่ต้องการที่เชื่อมต่อกัน

รูปด้านล่างแสดงสององค์ประกอบที่มีฟังก์ชันโอนถ่าย Gone(s) และ Gtwo(s) ที่ Gone(s) เป็นฟังก์ชันโอนถ่ายขององค์ประกอบแรกและ Gtwo(s) เป็นฟังก์ชันโอนถ่ายขององค์ประกอบที่สองของระบบ

แผนภาพยังแสดงว่ามีทางป้อนกลับผ่านซึ่งสัญญาณเอาต์พุต C(s) ถูกป้อนกลับและเปรียบเทียบกับสัญญาณอินพุต R(s) ความแตกต่างระหว่างอินพุตและเอาต์พุตคือสิ่งที่ทำหน้าที่เป็นสัญญาณกระตุ้นหรือสัญญาณข้อผิดพลาด

ในแต่ละบล็อกของแผนภาพ สัญญาณเอาต์พุตและอินพุตถูกเชื่อมโยงด้วยฟังก์ชันโอนถ่าย ที่ฟังก์ชันโอนถ่ายคือ:

ที่ C(s) คือสัญญาณเอาต์พุตและ R(s) คือสัญญาณอินพุตของบล็อกนั้นๆ

ระบบควบคุมที่ซับซ้อนประกอบด้วยหลายบล็อก แต่ละบล็อกมีฟังก์ชันโอนถ่ายของตนเอง แต่ฟังก์ชันโอนถ่ายโดยรวมของระบบคืออัตราส่วนของฟังก์ชันโอนถ่ายของเอาต์พุตสุดท้ายต่อฟังก์ชันโอนถ่ายของอินพุตเริ่มต้นของระบบ

ฟังก์ชันโอนถ่ายโดยรวมของระบบดังกล่าวสามารถได้มาจากการลดรูประบบควบคุมโดยการรวมบล็อกเหล่านี้เข้าด้วยกันทีละบล็อก

เทคนิคของการรวมบล็อกเหล่านี้เรียกว่า เทคนิคการลดรูปแผนผังบล็อก

สำหรับการดำเนินการเทคนิคนี้ให้สำเร็จ จะต้องปฏิบัติตามกฎบางข้อสำหรับการลดรูปแผนผังบล็อก

ขอเราหารือเกี่ยวกับกฎเหล่านี้ทีละข้อสำหรับการลดรูป แผนผังบล็อกของระบบควบคุม หากคุณกำลังมองหาการศึกษาเกี่ยวกับระบบควบคุม ลองดูคำถามแบบเลือกตอบของเรา

หากฟังก์ชันโอนถ่ายของอินพุตของระบบควบคุมคือ R(s) และเอาต์พุตที่สอดคล้องคือ C(s) และฟังก์ชันโอนถ่ายโดยรวมของระบบควบคุมคือ G(s) ระบบควบคุมสามารถแทนที่ด้วย:

จุดแยกในแผนผังบล็อกของระบบควบคุม

เมื่อเราต้องการใช้อินพุตเดียวกันหรืออินพุตเดียวกันมากกว่าหนึ่งบล็อก เราใช้สิ่งที่เรียกว่า จุดแยก

จุดนี้คือจุดที่อินพุตมีมากกว่าหนึ่งทางที่จะแพร่กระจาย โปรดทราบว่าอินพุตไม่ได้ถูกแบ่งที่จุดนี้

แต่แทนที่จะแพร่กระจายผ่านทุกทางที่เชื่อมต่อกับจุดนั้นโดยไม่กระทบต่อค่าของมัน

ดังนั้น สัญญาณอินพุตเดียวกันสามารถนำไปใช้กับระบบหรือบล็อกมากกว่าหนึ่งระบบโดยมีจุดแยก

สัญญาณอินพุตเดียวกันที่แทนที่บล็อกมากกว่าหนึ่งบล็อกของระบบควบคุมทำได้โดยจุดทั่วไป เช่น แสดงในรูปด้านล่างด้วยจุด X

บล็อกเชื่อมต่อแบบลูกโซ่

เมื่อระบบหรือบล็อกควบคุมหลายบล็อกเชื่อมต่อในลักษณะเชื่อมต่อแบบลูกโซ่ ฟังก์ชันโอนถ่ายโดยรวมของระบบจะเป็นผลคูณของฟังก์ชันโอนถ่ายของบล็อกทุกบล็อก

ที่นี่ยังต้องจำไว้ว่าเอาต์พุตของบล็อกใด ๆ จะไม่ได้รับผลกระทบจากบล็อกอื่น ๆ ในระบบเชื่อมต่อแบบลูกโซ่

ตอนนี้ จากแผนภาพเห็นได้ว่า,

ที่ G(s) คือฟังก์ชันโอนถ่ายโดยรวมของระบบควบคุมเชื่อมต่อแบบลูกโซ่

จุดรวมในแผนผังบล็อกของระบบควบคุม

แทนที่จะใช้อินพุตสัญญาณเดียวในบล็อกต่าง ๆ ตามกรณีก่อนหน้านี้ อาจมีสถานการณ์ที่มีสัญญาณอินพุตต่าง ๆ ถูกนำไปใช้กับบล็อกเดียวกัน