Hệ thống điều khiển - Giảm sơ đồ khối

Các khái niệm được thảo luận trong chương trước rất hữu ích cho việc giảm bớt (đơn giản hóa) các sơ đồ khối.

Quy tắc giảm sơ đồ khối

Thực hiện theo các quy tắc này để đơn giản hóa (giảm) sơ đồ khối, có nhiều khối, điểm tổng và điểm cất cánh.

Rule 1 - Kiểm tra các khối được kết nối theo chuỗi và đơn giản hóa.
Rule 2 - Kiểm tra các khối được kết nối song song và đơn giản hóa.
Rule 3 - Kiểm tra các khối được kết nối trong vòng phản hồi và đơn giản hóa.
Rule 4 - Nếu gặp khó khăn với điểm cất cánh trong khi đơn giản hóa, hãy chuyển nó sang phải.
Rule 5 - Nếu gặp khó khăn với điểm tổng trong khi đơn giản hóa, hãy chuyển nó sang trái.
Rule 6 - Lặp lại các bước trên cho đến khi bạn nhận được biểu mẫu đơn giản, tức là một khối duy nhất.

Note - Hàm truyền đạt trong khối đơn này là hàm truyền của sơ đồ khối tổng thể.

Thí dụ

Hãy xem xét sơ đồ khối được hiển thị trong hình sau. Hãy để chúng tôi đơn giản hóa (giảm) sơ đồ khối này bằng cách sử dụng các quy tắc giảm sơ đồ khối.

Step 1- Sử dụng Quy tắc 1 cho các khối $ G_1 $ và $ G_2 $. Sử dụng Quy tắc 2 cho các khối $ G_3 $ và $ G_4 $. Sơ đồ khối sửa đổi được hiển thị trong hình sau.

Step 2- Sử dụng Quy tắc 3 cho các khối $ G_1G_2 $ và $ H_1 $. Sử dụng Quy tắc 4 để chuyển điểm cất cánh sau khối $ G_5 $. Sơ đồ khối sửa đổi được hiển thị trong hình sau.

Step 3- Sử dụng Quy tắc 1 cho các khối $ (G_3 + G_4) $ và $ G_5 $. Sơ đồ khối sửa đổi được hiển thị trong hình sau.

Step 4- Sử dụng Quy tắc 3 cho các khối $ (G_3 + G_4) G_5 $ và $ H_3 $. Sơ đồ khối sửa đổi được hiển thị trong hình sau.

Step 5- Sử dụng Quy tắc 1 cho các khối kết nối nối tiếp. Sơ đồ khối sửa đổi được hiển thị trong hình sau.

Step 6- Sử dụng Quy tắc 3 cho các khối được kết nối trong vòng phản hồi. Sơ đồ khối sửa đổi được hiển thị trong hình sau. Đây là sơ đồ khối đơn giản hóa.

Do đó, chức năng chuyển giao của hệ thống là

$$ \ frac {Y (s)} {R (s)} = \ frac {G_1G_2G_5 ^ 2 (G_3 + G_4)} {(1 + G_1G_2H_1) \ lbrace 1+ (G_3 + G_4) G_5H_3 \ rbrace G_5-G_1G_2G_5 (G_3 + G_4) H_2} $$

Note - Làm theo các bước sau để tính hàm truyền của sơ đồ khối có nhiều đầu vào.

Step 1 - Tìm hàm truyền của sơ đồ khối bằng cách xem xét một đầu vào tại một thời điểm và làm cho các đầu vào còn lại bằng không.
Step 2 - Lặp lại bước 1 cho các đầu vào còn lại.
Step 3 - Nhận chức năng chuyển giao tổng thể bằng cách thêm tất cả các chức năng chuyển giao đó.

Quá trình giảm sơ đồ khối mất nhiều thời gian hơn đối với các hệ thống phức tạp. Bởi vì, chúng ta phải vẽ sơ đồ khối (đơn giản hóa một phần) sau mỗi bước. Vì vậy, để khắc phục nhược điểm này, sử dụng đồ thị luồng tín hiệu (biểu diễn).

Trong hai chương tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về các khái niệm liên quan đến đồ thị luồng tín hiệu, tức là cách biểu diễn đồ thị luồng tín hiệu từ một sơ đồ khối cho trước và tính toán hàm truyền chỉ bằng cách sử dụng công thức khuếch đại mà không thực hiện bất kỳ quá trình giảm nào.