Блок-схема систем управління (передавальні функції, зведення, точки сумування та як їх читати)

Що таке блок-схема в системі керування?

Блок-схема використовується для представлення системи керування у графічному вигляді. Іншими словами, практичне представлення системи керування — це її блок-схема. Кожен елемент системи керування зображується за допомогою блоку, а блок є символічним представленням передавальної функції цього елемента.

Не завжди зручно отримати повну передавальну функцію складної системи керування в одній функції. Простіше отримати передавальну функцію окремих елементів, підключених до системи.

Тоді кожен елемент представляється своєю передавальною функцією, і вони з'єднуються шляхом потоку сигналів.

Блок-схеми використовуються для спрощення складних систем керування. Кожен елемент системи керування представляється блоком, а блок є символічним представленням передавальної функції цього елемента. Повну систему керування можна представити необхідною кількістю взаємопов'язаних блоків.

На нижньому рисунку показано два елементи з передавальними функціями Gone(s) та Gtwo(s). Де Gone(s) — це передавальна функція першого елемента, а Gtwo(s) — це передавальна функція другого елемента системи.

На діаграмі також показано, що існує шлях зворотного зв'язку, через який вихідний сигнал C(s) повертається і порівнюється з вхідним R(s). Різниця між вводом і виводом є сигналом, що діє як сигнали актуючого чи помилки.

У кожному блоку діаграми вихід і вхід пов'язані передавальною функцією. Де передавальна функція є:

Де C(s) — це вихід, а R(s) — це вхід даного блоку.

Складна система керування складається з декількох блоків. У кожного з них є своя передавальна функція. Але загальна передавальна функція системи — це відношення передавальної функції остаточного виходу до передавальної функції початкового входу системи.

Загальну передавальну функцію цієї системи можна отримати, спростивши систему керування, об'єднавши ці окремі блоки один за одним.

Техніка об'єднання цих блоків називається технікою зменшення блок-схеми.

Для успішного застосування цієї техніки, деякі правила зменшення блок-схеми мають бути дотримані.

Давайте обговоримо ці правила, один за одним, для зменшення блок-схеми системи керування. Якщо ви хочете вивчити системи керування, перевірте наші тестові запитання з систем керування.

Якщо передавальна функція вводу системи керування R(s), а відповідний вихід C(s), а загальна передавальна функція системи керування G(s), то систему керування можна представити як:

Точка відбору в блок-схемі системи керування

Коли нам потрібно застосувати один і той же вхідний сигнал до більш ніж одного блоку, ми використовуємо те, що відомо як точка відбору.

Ця точка — це місце, де вхідний сигнал має більше одного шляху для розповсюдження. Зверніть увагу, що вхідний сигнал не поділяється в цій точці.

А замість цього, вхідний сигнал розповсюджується через всі шляхи, підключені до цієї точки, без впливу на його значення.

Таким чином, один і той же вхідний сигнал можна застосувати до більш ніж одного системного блоку, матючи точку відбору.

Спільний вхідний сигнал, що представляє більш ніж один блок системи керування, здійснюється за допомогою спільної точки, як показано на нижньому рисунку з точкою X.

Каскадні блоки

Коли декілька систем або блоків керування з'єднані у каскад, загальна передавальна функція системи буде добутком передавальних функцій всіх окремих блоків.

Також слід пам'ятати, що присутність інших блоків в каскадній системі не впливає на вихід будь-якого блоку.

З діаграми видно, що,

Де G(s) — це загальна передавальна функція каскадної системи керування.

Точки сумування в блок-схемі системи керування

Замість застосування одного вхідного сигналу до різних блоків, як у попередньому випадку, може бути ситуація, коли різні вхідні сигнали застосовуються до одного і того ж блоку.