background image

Automatyka i sterowanie

Krzysztof Marzjan

background image

 

Algebra schematów blokowych 

 
1.  Transmitancja operatorowa członów połączonych szeregowo (łańcuchowo) 
 

 

G

1

(s)

G

3

(s)

G

2

(s)

u

(s)

y

(s)

u

1

(s)

y

1

(s)

u

3

(s

u

2

(s)

y

2

(s

y

3

(s)

 

 

2 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

( )

( )

( )

( )

( )

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

;

)

(

)

(

;

)

(

)

(

;

)

(

)

(

;

)

(

)

(

3

2

1

3

2

1

3

3

2

2

1

1

2

3

1

1

2

3

1

2

1

1

2

3

1

3

3

3

3

2

2

2

1

1

1

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

u

s

y

s

u

s

y

s

u

s

y

s

u

s

u

s

u

s

y

s

y

s

y

s

y

s

y

s

u

s

y

s

y

s

y

s

u

s

y

s

u

s

y

s

G

s

u

s

y

s

G

s

u

s

y

s

G

s

u

s

y

s

G

s

u

s

y

s

G

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

 

background image

 

2.  Transmitancja operatorowa członów połączonych równolegle 
 

+

_

 

+

_

 

+

_

 

 

G

1

(s)

G

3

(s)

G

2

(s)

u

(s)

y

(s)

y

2

(s)

y

3

(s)

y

1

(s)

u

1

(s)

u

2

(s)

u

3

(s)

 

 

3 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

( )

( )

( )

( )

[

]

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

;

)

(

)

(

;

)

(

)

(

;

)

(

)

(

;

)

(

)

(

3

2

1

3

2

1

3

3

2

2

1

1

2

2

1

3

3

3

2

2

2

1

1

1

s

G

s

G

s

G

s

G

s

u

s

G

s

G

s

G

s

u

s

G

s

u

s

G

s

u

s

G

s

y

s

y

s

y

s

y

s

u

s

y

s

G

s

u

s

y

s

G

s

u

s

y

s

G

s

u

s

y

s

G

±

±

±

=

±

±

±

=

=

±

±

±

=

±

±

±

=

=

=

=

=

 

background image

 

3. Połączenie ze sprzężeniem zwrotnym 
 

m

 

G

1

(s)

G

2

(s)

u

(s)

y

(s)

e

(s)

 

( )

( )

[

]

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

1

2

1

2

1

2

1

s

u

s

G

s

y

s

G

s

G

s

y

s

y

s

G

s

u

s

G

s

y

s

y

s

G

s

u

s

e

s

e

s

G

s

y

=

±

=

=

=

m

m

 

4 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

[

]

)

(

)

(

1

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

1

2

1

1

1

2

1

s

G

s

G

s

G

s

u

s

y

s

G

s

u

s

G

s

y

s

G

s

G

±

=

=

=

±

 

background image

 

Zasady przekształcania schematów blokowych 
 
a. przeniesienie węzła sumacyjnego z wyjścia elementu na jego wejście 
 

±

 

G

(s)

 

u

(s

y

(s)

x

(s)

 

 

±

 

G

(s)

 

u

(s)

y

(s)

x

(s)

)

(

1

s

G

 

5 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

   

)

(

)

(

)

(

)

(

s

x

s

u

s

G

s

y

±

=

  

 

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

)

(

s

x

s

u

s

G

s

x

s

G

s

u

s

G

s

y

±

=

=

±

=

 

background image

 

b. przeniesienie węzła sumacyjnego z wejścia elementu na jego wyjście 
 

±

 

G

(s)

 

u

(s

y

(s)

x

(s)

 

 

±

 

G

(s)

 

u

(s)

y

(s)

x

(s)

G

(s)

 

 

6 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

   

 

[

]

)

(

)

(

)

(

)

(

s

x

s

u

s

G

s

y

±

=

 

 

[

]

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

s

x

s

u

s

G

s

x

s

G

s

u

s

G

s

y

±

=

=

±

=

 

background image

 

c. przeniesienie węzła informacyjnego z wyjścia elementu na jego wejście 
 

 

G

(s)

 

u

(s

y

(s)

y

(s)

 

 

 

G

(s)

 

u

(s)

y

(s)

y

(s)

G

(s)

 

 

)

(

)

(

)

(

s

u

s

G

s

y

=

 

 
d. przeniesienie węzła informacyjnego z wejścia elementu na jego wyjście 
 

 

G

(s)

 

u

(s

y

(s)

u

(s)

 

 

 

G

(s)

 

u

(s

y

(s)

u

(s)

)

(

1

s

G

 

7 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

   

 

 

 

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

1

)

(

s

u

s

u

s

G

s

G

s

y

s

G

s

u

=

=

=

 

background image

 

e. przeniesienie węzła informacyjnego przed sumator 
 

±

  u

(s)

y

(s)

x

(s)

y

(s)

 

 

±

±

  u

(s)

y

(s

x

(s)

y

(s)

 

)

(

)

(

)

(

s

x

s

u

s

y

±

=

 

 
f. przeniesienie węzła informacyjnego za sumator 
 

±

  u

(s)

x

(s)

u

(s)

y

(s)

 

 

±

m

  u

(s)

u

(s)

x

(s

y

(s)

 

)

(

)

(

)

(

s

x

s

u

s

y

±

=

   

 

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

s

u

s

x

s

x

s

u

s

x

s

y

=

±

=

m

m

 

8 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

background image

 

Przykłady: 
Znajdź transmitancję zastępczą układu: 
1.  

 

G

1

(s)

G

2

(s)

G

3

(s)

G

4

(s)

y

(s)

+

 

_

 

_

 

G

5

(s)

u

(s)

 

 

 

 

G

1

(s)

G

2

(s)

 

G

3

(s)

)

(

)

(

4

3

s

G

s

G

y

(s)

 

+

 

_

 

_

 

u

(s)

G

5

(s)

 

9 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

background image

 

 

G

3

(s)

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

4

3

2

2

1

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

+

 

y

(s)

 

+

 

_

 

u

(s)

G

5

(s)

 

 

 

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

3

4

3

2

5

2

1

4

3

2

2

1

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

+

+

+

y

(s)

 

u

(s)

 

 

10 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

 

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

)

(

4

3

2

5

2

1

3

2

1

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

+

+

y

(s)

u

(s)

 

background image

 

2.  

 

G

1

(s)

G

3

(s)

 

u

(s)

y

(s)

+

 

+

_

 

_

G

2

(s)

 

+

 

 

 

G

1

(s)

G

3

(s)

u

(s)

y

(s)

_

 

+

G

2

(s)

+

 

G

2

(s)

+

 

 

11 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

background image

 

 

u

(s)

y

(s)

)]

(

)

(

)[

(

2

3

1

s

G

s

G

s

G

+

 

)

(

1

1

2

s

G

+

 

 

12 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

 

u

(s)

y

(s)

)

(

1

)]

(

)

(

)[

(

1

2

2

3

1

s

G

s

G

s

G

s

G

+

 

background image

 

 
3.  

 

G

1

(s)

G

4

(s)

G

5

(s)

G

3

(s)

u

(s)

 

y

(s)

+

 

+

 

+

 

+

 

_

 

_

 

_

 

_

 

G

2

(s)

1

2

3

4

A

B

C

C

 

 

 

G

1

(s)

G

4

(s)

G

5

(s)

G

3

(s)

u

(s)

 

y

(s)

+

 

+

+

 

+

_

 

_

 

_

 

G

2

(s)

1

2

3

4

_

 

C

B

A

13 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

 

background image

 

 

G

4

(s)

)

(

)

(

1

)

(

5

2

5

s

G

s

G

s

G

+

G

3

(s)

G

1

(s)

u

(s)

 

y

(s)

+

 

+

_

 

_

 

G

1

(s)

_

 

 

 
 

14 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

 

G

4

(s)

)

(

)

(

1

)

(

5

2

5

s

G

s

G

s

G

+

)

(

)

(

1

)

(

3

1

3

s

G

s

G

s

G

+

u

(s)

 

y

(s)

+

 

+

_

 

_

 

G

1

(s)

_

 

 

background image

 

 

G

4

(s)

)

(

)

(

1

)

(

5

2

5

s

G

s

G

s

G

+

u

(s)

 

y

(s)

 

+

 

+

_

 

_

 

G

1

(s)

_

 

)

(

3

s

G

)

(

)

(

1

3

1

s

G

s

G

+

 

 

 

G

4

(s)

)

(

)

(

1

)

(

5

2

5

s

G

s

G

s

G

+

u

(s)

 

y

(s)

 

+

_

 

)

(

)

(

1

)

(

3

1

3

s

G

s

G

s

G

+

)

(

)

(

1

)

(

)

(

3

1

3

1

s

G

s

G

s

G

s

G

+

 

 

15 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

 

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)]

(

)

(

1

)[

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

1

)

(

4

3

3

1

3

1

4

3

1

4

3

4

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

+

+

+

=

+

+

 

background image

 

 

)

(

)

(

1

)

(

5

2

5

s

G

s

G

s

G

+

u

(s)

 

+

y

(s)

 

_

 

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)]

(

)

(

1

)[

(

4

3

3

1

3

1

4

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

+

+

+

)

(

)

(

1

)

(

)

(

3

1

3

1

s

G

s

G

s

G

s

G

+

 

 

16 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

 

)]

(

)

(

1

)[

(

)

(

)]

(

)

(

1

)][

(

)

(

)

(

)

(

1

[

)]

(

)

(

1

)[

(

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)]

(

)

(

1

)[

(

1

)

(

)

(

1

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

1

)]

(

)

(

1

)[

(

3

1

5

4

5

2

4

3

3

1

3

1

5

4

5

2

5

4

3

3

1

3

1

4

5

2

5

4

3

3

1

3

1

4

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

 

background image

 

17 

 Automatyka i sterowanie – algebra schematów blokowych 

 

 

 

)]

(

)

(

1

)[

(

)

(

)]

(

)

(

1

)][

(

)

(

)

(

)

(

1

[

)

(

)

(

)

(

)

(

)]

(

)

(

1

)[

(

)

(

)]

(

)

(

1

)][

(

)

(

)

(

)

(

1

[

)]

(

)

(

1

)[

(

)

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

3

1

5

4

5

2

4

3

3

1

5

4

3

1

3

1

5

4

5

2

4

3

3

1

3

1

5

4

3

1

3

1

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

s

G

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

+

 


Document Outline