Системы управления — Блок-схемы

Блок-схемы состоят из одного блока или комбинации блоков. Они используются для представления систем управления в графической форме.

Основные элементы блок-схемы

Основными элементами блок-схемы являются блок, точка суммирования и точка взлета. Давайте рассмотрим блок-схему замкнутой системы управления, как показано на следующем рисунке, чтобы идентифицировать эти элементы.

Вышеприведенная блок-схема состоит из двух блоков, имеющих передаточные функции G (s) и H (s). Он также имеет одну точку суммирования и одну точку взлета. Стрелки указывают направление потока сигналов. Давайте теперь обсудим эти элементы один за другим.

блок

Передаточная функция компонента представлена ​​блоком. Блок имеет один вход и один выход.

На следующем рисунке показан блок, имеющий вход X (s), выход Y (s) и передаточную функцию G (s).

Передаточная функция, $G (s) = \ frac {Y (s)} {X (s)}$

$$\ Rightarrow Y (s) = G (s) X (s)$$

Выход блока получается умножением передаточной функции блока на вход.

Суммирующая точка

Суммирующая точка представлена ​​кружком с крестиком (X) внутри. Он имеет два или более входа и один выход. Это производит алгебраическую сумму входных данных. Он также выполняет суммирование или вычитание или комбинацию суммирования и вычитания входов на основе полярности входов. Давайте посмотрим на эти три операции одну за другой.

На следующем рисунке показана точка суммирования с двумя входами (A, B) и одним выходом (Y). Здесь входы A и B имеют положительный знак. Таким образом, точка суммирования производит вывод, Y как сумму A и B.

то есть Y = A + B.

На следующем рисунке показана точка суммирования с двумя входами (A, B) и одним выходом (Y). Здесь входы A и B имеют противоположные знаки, то есть A имеет положительный знак, а B имеет отрицательный знак. Таким образом, точка суммирования выдает выходной Y как разность A и B.

Y = A + (-B) = A — B.

На следующем рисунке показана точка суммирования с тремя входами (A, B, C) и одним выходом (Y). Здесь входы A и B имеют положительные знаки, а C имеет отрицательный знак. Таким образом, точка суммирования выдает результат Y как

Y = A + B + (-C) = A + B — C.

Точка взлета

Точка взлета — это точка, из которой один и тот же входной сигнал может проходить через несколько ветвей. Это означает, что с помощью точки взлета мы можем применить один и тот же вход к одному или нескольким блокам, суммируя точки.

На следующем рисунке точка взлета используется для подключения того же входа R (s) к двум другим блокам.

На следующем рисунке точка взлета используется для подключения выхода C (s) в качестве одного из входов к точке суммирования.

Блок-схема представления электрических систем

В этом разделе давайте представим электрическую систему с блок-схемой. Электрические системы содержат в основном три основных элемента — резистор, индуктор и конденсатор .

Рассмотрим серию цепей RLC, как показано на следующем рисунке. Где V _i (t) и V _o (t) — входные и выходные напряжения. Пусть i (t) будет током, проходящим через цепь. Эта схема находится во временной области.

Применяя преобразование Лапласа к этой схеме, получим схему в s-области. Схема такая, как показано на следующем рисунке.

Из приведенной выше схемы мы можем написать

$$I (S) = \ гидроразрыва {V_i (ы) -V_o (ы)} {R + Sl}$$

$\ Rightarrow I (s) = \ left \ {\ frac {1} {R + sL} \ right \} \ left \ {V_i (s) -V_o (s) \ right \}$ (уравнение 1)

$V_o (s) = \ left (\ frac {1} {sC} \ right) I (s)$ (уравнение 2)

Давайте теперь нарисуем блок-схемы для этих двух уравнений в отдельности. И затем объедините эти блок-схемы правильно, чтобы получить общую блок-схему серии RLC Circuit (s-domain).

Уравнение 1 может быть реализовано с помощью блока, имеющего передаточную функцию $\ frac {1} {R + sL}$. Вход и выход этого блока: $\ left \ {V_i (s) -V_o (s) \ right \}$ и $I (s)$. Нам требуется точка суммирования, чтобы получить $\ left \ {V_i (s) -V_o (s) \ right \}$. Блок-схема уравнения 1 показана на следующем рисунке.

Уравнение 2 может быть реализовано с помощью блока, имеющего передаточную функцию $\ frac {1} {sC}$. Вход и выход этого блока — $I (s)$ и $V_o (s)$. Блок-схема уравнения 2 показана на следующем рисунке.

Общая блок-схема серии RLC Circuit (s-domain) показана на следующем рисунке.

Точно так же вы можете нарисовать структурную схему любой электрической цепи или системы, просто следуя этой простой процедуре.

Преобразуйте электрическую цепь временной области в электрическую цепь s-области, применяя преобразование Лапласа.

Запишите уравнения для тока, проходящего через все элементы последовательных ветвей, и напряжения на всех ветвях шунта.

Нарисуйте блок-схемы для всех вышеперечисленных уравнений в отдельности.

Правильно объедините все эти блок-схемы, чтобы получить общую блок-схему электрической цепи (s-домен).