Kontrol Sistemlerinin Blok Diyagramı (Aktarım Fonksiyonları Redüksiyon Toplama Noktaları ve Nasıl Okunacağı)

Blok Diyagramı Nedir Bir Kontrol Sisteminde?

Blok diyagramı, bir kontrol sistemini diyagram şeklinde göstermek için kullanılır. Başka bir deyişle, bir kontrol sisteminin pratik gösterimi, blok diyagramıdır. Kontrol sisteminin her elemanı bir blok ile temsil edilir ve bu blok, o elemanın transfer fonksiyonunun sembolik gösterimidir.

Her zaman karmaşık bir kontrol sisteminin tüm transfer fonksiyonunu tek bir fonksiyonda türetmek uygun değildir. Sistemle bağlantılı olan kontrol elemanının transfer fonksiyonunu ayrı ayrı türetmek daha kolaydır.

Bir blok, her elemanın transfer fonksiyonunu temsil eder ve ardından sinyal akış yoluyla birleştirilirler.

Blok diyagramları, karmaşık kontrol sistemlerini basitleştirmek için kullanılır. Kontrol sisteminin her elemanı bir blok ile temsil edilir ve bu blok, o elemanın transfer fonksiyonunun sembolik gösterimidir. Tam bir kontrol sistemi, gerekli sayıda birbirine bağlı bloklarla temsil edilebilir.

Aşağıdaki şekil, Gone(s) ve Gtwo(s) transfer fonksiyonlarına sahip iki elemanı göstermektedir. Burada Gone(s), ilk elemanın transfer fonksiyonudur ve Gtwo(s), sistemin ikinci elemanının transfer fonksiyonudur.

Diyagram ayrıca, çıkış sinyali C(s) geri besleme yoluyla geri beslendiğini ve giriş R(s) ile karşılaştırıldığını göstermektedir. Giriş ve çıkış arasındaki fark, eyleme sinyali veya hata sinyali olarak görev yapmaktadır.

Diyagramın her bloğunda, çıkış ve giriş bir transfer fonksiyonu ile ilişkilidir. Burada transfer fonksiyonu şöyledir:

Burada C(s), o belirli bloğun çıkışı ve R(s) ise girişi olmaktadır.

Karmaşık bir kontrol sistemi, birkaç bloktan oluşur. Her birinin kendi transfer fonksiyonu vardır. Ancak sistemin toplam transfer fonksiyonu, sistemin son çıktısının transfer fonksiyonunun, sistemin ilk girişinin transfer fonksiyonuna oranı olacaktır.

Bu sistemin toplam transfer fonksiyonu, bu bireysel blokları bir araya getirerek, birer birer kombinelerken elde edilebilir.

Bu blokları birleştirme tekniği, blok diyagram indirgeme tekniği olarak adlandırılır.

Bu tekniğin başarılı uygulanması için, bazı blok diyagram indirgeme kurallarına uymak gerekmektedir.

Bu kuralları, birer birer tartışalım, kontrol sistemi blok diyagramı için. Eğer kontrol sistemleri üzerine çalışmayı düşünüyorsanız, kontrol sistemleri MCQ'larına göz atabilirsiniz.

Eğer kontrol sisteminin girişinin transfer fonksiyonu R(s) ve karşılık gelen çıkışı C(s) ise ve kontrol sisteminin toplam transfer fonksiyonu G(s) ise, o zaman kontrol sistemi şu şekilde temsil edilebilir:

Kontrol Sistemi Blok Diyagramındaki Çıkış Noktası

Birden fazla bloğa aynı giriş sinyali uygulamamız gerektiğinde, çıkış noktası olarak bilinen bir noktadan faydalanırız.

Bu nokta, girişin birden fazla yolda yayılabilmesi için kullanılan bir noktadır. Not: Giriş, bir noktada bölünmez.

Aksine, giriş, değeri etkilemeden bu noktaya bağlı tüm yollardan yayılır.

Bu nedenle, bir çıkış noktasıyla, aynı giriş sinyalleri birden fazla sisteme veya bloğa uygulanabilir.

Bir kontrol sisteminin birden fazla bloğunu temsil eden ortak bir giriş sinyali, X noktası gibi bir ortak nokta ile yapılır.

Kademeli Bloklar

Birkaç sistem veya kontrol bloğu kademeli olarak bağlandığında, tüm sistemin transfer fonksiyonu, tüm bireysel blokların transfer fonksiyonlarının çarpımı olacaktır.

Burada da hatırlanması gereken, kademeli sistemin herhangi bir bloğunun çıktısının, diğer blokların varlığından etkilenmeyeceğidir.

Şimdi, diyagramdan görüldüğü üzere,

Burada G(s), kademeli kontrol sisteminin toplam transfer fonksiyonudur.

Kontrol Sistemi Blok Diyagramındaki Toplama Noktaları

Önceki durumda olduğu gibi farklı bloklara tek bir giriş sinyali uygulanmak yerine, aynı bloğa farklı giriş sinyalleri uygulanabileceği bir durum olabilir.

Burada, sonuç giriş sinyali, uygulanan tüm giriş sinyallerinin toplamıdır. Giriş sinyallerinin toplanması, aşağıda çapraz çemberle gösterilen bir nokta olan toplama noktası ile temsil edilir.

Burada R(s), X(s) ve Y(s) giriş sinyalleridir. kontrol sistemi blok diyagramında toplama noktasına giren giriş sinyallerini belirtmek gerekir.