plik


ÿþAkademia Morska w Gdyni Katedra Automatyki Okrtowej Teoria sterowania Schematy blokowe MirosBaw Tomera 1. ELEMENTY SCHEMATU BLOKOWEGO Opis ukBadu przy u|yciu schematu blokowego jest szeroko i powszechnie stosowany w analizowaniu dziaBania ukBadów automatyki. Schemat blokowy dostarcza informacji o powizaniach pomidzy blokami i sygnaBami. Projektant mo|e w Batwy sposób dodawa bloki do istniejcego schematu w celu poprawienia jako[ci sterowania. UkBady sterowania mog skBada si z pewnej liczby skBadników (podzespoBów). Schemat blokowy ukBadu jest graficznym opisem funkcji wykonywanych przez ka|dy element i przepBywajce sygnaBy. Takie schematy opisuj wspóBzale|no[ci, które istniej pomidzy ró|nymi skBadnikami. W odró|nieniu od abstrakcyjnego opisu matematycznego, schematy blokowe maj t zalet, |e bardziej realistycznie przedstawiaj przepBywy sygnaBów w ukBadzie. Blok. Na schematach blokowych wszystkie zmienne s powizane ze sob poprzez bloki funkcjonalne. Bloki te s symbolami operacji matematycznych wykonywanych na sygnaBach wej[ciowych i wytwarzajcych odpowiednie sygnaBy wyj[ciowe. Zazwyczaj transmitancja jest funkcj opisujc zale|no[ pomidzy sygnaBami wchodzcymi do bloku oraz wychodzcymi z niego. Bloki poBczone s strzaBkami oznaczajcymi kierunek przepBywajcych sygnaBów. SygnaBy mog przemieszcza si tylko w kierunku strzaBek. Na rysunku 1(a) pokazany zostaB podstawowy element schematu blokowego jakim jest blok. Zwrot strzaBki w kierunku bloku oznacza wej[cie, a kierunek strzaBki od bloku wskazuje wyj[cie. StrzaBki oznaczaj przepBywajce sygnaBy. Zalet schematu blokowego jest to, |e Batwo jest uformowa schemat blokowy dla caBego ukBadu poprzez poBczenie bloków przepBywajcymi sygnaBami i wówczas mo|liwa jest ocena udziaBu ka|dego skBadnika na jako[ caBego ukBadu. Schemat blokowy zawiera informacje o zachowaniu dynamicznym ukBadu, lecz nie zawiera |adnych informacji o jego fizycznej konstrukcji. X2(s) X1(s) X(s) X1(s) X2(s) X6(s) X3(s) X(s) G(s) X(s) X4(s) X(s) X5(s) X (s) = G(s) X1(s) X (s) = X1(s) - X (s) + X (s) 2 6 2 3 - X (s) + X (s) 4 5 (a) (b) (c ) Rys. 1. Elementy schematów blokowych w ukBadach sterowania liniowego. Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera Teoria sterowania Schematy blokowe WzeB sumacyjny. Okrg na schematach blokowych oznacza operacj algebraicznego sumowania sygnaBów. Znak plus lub minus przy ka|dej strzaBce informuje o tym czy sygnaB ten jest dodawany czy te| odejmowany. Na schematach blokowych znaku plus mo|e, ale nie musi by zaznaczony. Przy strzaBkach przy których nie zaznaczono |adnego znaku to wykonywane jest dodawanie. Dla sygnaBów, które maj by odejmowane musi by zawsze zaznaczony znak minus. Na schemacie blokowym wzeB sumacyjny mo|e mie wiele sygnaBów wchodzcych, ale tylko jeden wychodzcy. PrzykBad wzBa sumacyjnego znajduje si na rysunku 1(b). WzeB rozgaBzny. WzeB rozgaBzny (rys. 1c) jest punktem z którego sygnaB rozchodzi si do innych bloków lub wzBów sumacyjnych. 2. WYZNACZANIE TRANSMITANCJI WYPADKOWYCH Schematy blokowe s bardzo czsto upraszczane do prostszych postaci o mniejszej ilo[ci bloków lub przeksztaBcane specjalnych struktur przy u|yciu algebry schematów blokowych. Rodzaje przeksztaBceD blokowych zebrane zostaBy w tabeli 1. Schematy blokowe przedstawiaj transformowane przy u|yciu przeksztaBcenia Laplace'a równania ukBadu, dlatego te| przeksztaBcanie ukBadu jest równowa|ne algebraicznemu przeksztaBcaniu równaD. Ogólnie, przeksztaBcanie schematów jest Batwiejsze ni| posBugiwanie si bezpo[rednio równaniami i dostarcza lepszego wgldu w struktur fizyczn ukBadu. Dla schematów blokowych z pojedynczym wej[ciem i wyj[ciem, redukcja oznacza upraszczanie schematu do postaci w której pozostanie ju| tylko pojedynczy blok zawierajcy transmitancj znajdujc si pomidzy wej[ciem i wyj[ciem. W redukcji schematów blokowych, bardzo pomocne jest prowadzenie jej krok po kroku, zawsze utrzymujc t sam zale|no[ pomidzy wej[ciem i wyj[ciem. Zastosowanie przeksztaBceD schematów blokowych zilustrowane zostanie na poni|szym przykBadzie, w którym przeprowadzona zostaBa redukcja schematu blokowego. Tabela 1. Zasady przeksztaBcania schematów blokowych PrzeksztaBcenie Schemat wyj[ciowy Schemat równowa|ny X1 X2 X3 X1 X3 1. PoBczenie kaskadowe G1(s) G2(s) G1G2 lub X1 X3 G2G1 X1 X2 2. PoBczenie równolegBe X1 G1(s) X2 G1+G2 G2(s) X1 X2 X1 G X3 3. Eliminowanie ptli sprz|enia G 1+GH H X1 X3 X1 X3 4. Przeniesienie wzBa G G sumacyjnego z wej[cia na wyj[cie bloku X2 X2 G Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 2 Teoria sterowania Schematy blokowe c.d. tabeli 1. PrzeksztaBcenie Schemat wyj[ciowy Schemat równowa|ny X1 X3 X1 X3 5. Przeniesienie wzBa G G sumacyjnego z wyj[cia na wej[cie bloku X2 1 X2 G X1 X2 X1 X2 6. Przeniesienie wzBa G G rozgaBznego z wyj[cia na X2 wej[cie bloku X2 G X1 X2 X1 X2 7. Przeniesienie wzBa G G rozgaBznego z wej[cia na X1 wyj[cie bloku X1 1 G X1 Y1 X1 Y1 8. Zamiana miejscami wzBów sumacyjnych ssiadujcych X3 X2 X3 ze sob X2 X1 X1 X1 X1 9. Zamiana miejscami wzBów rozgaBznych ssiadujcych X1 X1 X1 ze sob X1 X1 Y1 X1 Y1 10. Zamiana miejscami wzBa sumacyjnego i rozgaBznego Y1 Y1 X2 X2 X1 Y1 11. Zamiana miejscami wzBa X1 Y1 rozgaBznego i sumacyjnego X2 X1 X1 X2 Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 3 Teoria sterowania Schematy blokowe PrzykBad 1 Schemat blokowy skBadajcy si z wielu ptli pokazany zostaB na rysunku 1.1. Istotne jest zwrócenie uwagi na to, |e sygnaB H1(s)Y (s) jest sygnaBem sprz|enia dodatniego, natomiast ptla G3 (s)G4 (s)H1(s) nazywana jest ptl dodatniego sprz|enia zwrotnego. Procedura przeksztaBcania schematu blokowego z rysunku 1.1 opiera si na zastosowaniu reguBy numer 3 z tabeli 1, która eliminuje ptle sprz|enia. H2 R(s) Y(s) G1 G2 G3 G4 H1 H3 Rys. 1.1. UkBad sterowania z wieloma ptlami Aby wyeliminowa ptl G3G4 H1 , nale|y przesun blok H za blok G4 poprzez 2 zastosowanie reguBy 7 z tabeli 1, uzyskuje si wówczas schemat pokazany na rysunku 1.2. Nastpnie eliminujc ptl G3G4H1 przez zastosowanie reguBy 3 z tabeli 1, uzyskuje si ukBad pokazany na rysunku 1.3. Po wyeliminowaniu ptli wewntrznej zawierajcej H G4 uzyskuje 2 si schemat pokazany na rysunku 1.4. Ostatecznie poprzez zredukowanie ptli zewntrznej zawierajcej H3 uzyskuje si wypadkow transmitancj zastpcz caBego ukBadu pokazan na rysunku 1.5. H2 G4 R(s) Y(s) G1 G2 G3 G4 H1 H3 Rys. 1.2. Pierwszy krok przeksztaBcania schematu z rysunku 1.1. H2 G4 R(s) G3G4 Y(s) G1 G2 1-G3G4H1 H3 Rys. 1.3. Drugi krok przeksztaBcania schematu z rysunku 1.1. Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 4 Teoria sterowania Schematy blokowe R(s) G2G3G4 Y(s) G1 1-G3G4H1+G2G3H2 H3 Rys. 1.4. Trzeci krok przeksztaBcania schematu z rysunku 1.1. R(s) G1G2G3G4 Y(s) 1-G G4H1+G2G3H2+G1G2G3G4H3 3 Rys. 1.5. Transmitancja wypadkowa uzyskana w wyniku przeksztaBcania schematu z rysunku 1.1. Pouczajce jest przeanalizowanie licznika i mianownika uzyskanej transmitancji zastpczej. Licznik skBada si z iloczynu transmitancji bloków znajdujcych si w gaBzi wiodcej sygnaB z wej[cia R(s) na wyj[cie Y(s). Mianownik, natomiast wyra|ony jest jako 1 minus suma transmitancji ka|dej ptli. Znak ptli G3G4H1 jest ujemny poniewa| jest ona dodatni ptl sprz|enia zwrotnego, podczas gdy ptle G1G2G3G4H3 oraz G2G3H s ptlami o sprz|eniu 2 ujemnym. Aby uBatwi zrozumienie tej uwagi, mianownik mo|e by zapisany nastpujco M (s) =1 - (+ G3G4H1 - G2G3H - G1G2G3G4H3) 2 3. WYZNACZANIE PRZY U{YCIU MATLABA WYPADKOWEJ TRANSMITANCJI UKAADÓW POACZONYCH KASKADOWO, RÓWNOLEGLE I W PTLI W analizie ukBadów sterowania najcz[ciej wystpuje potrzeba wyznaczenia zastpczej transmitancji ukBadów o transmitancjach poBczonych kaskadowo, równolegle i w ptli zamknitej. W MATLABIE znajduj si dogodne polecenia pozwalajce na uzyskanie transmitancji kaskadowych, równolegBych i ze sprz|eniem (operacje 1-3 z tabeli 1 ). Przypu[my, |e s dwa bloki o transmitancjach G1(s) oraz G2(s), przy czym num1 num2 G1(s) = = sys1 G2 (s) = = sys2 den1 den2 Aby uzyska transmitancj ukBadu poBczonego: kaskadowo, równolegle i w sprz|eniu w MATLABIE znajduj si nastpujce komendy: f& przy poBczeniu kaskadowym sys = series( sys1, sys2) f& przy poBczeniu równolegBym sys = parallel( sys1, sys2) f& przy poBczeniu w ptl sys = feedback( sys1, sys2) PrzykBad 2 Rozwa|one zostan ró|ne konfiguracje poBczeD dwóch bloków o transmitancjach num1 10 num2 5 G1(s) = = sys1 = G2 (s) = = sys2 = den1 den2 s + 5 s2 + 2s + 10 Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 5 Teoria sterowania Schematy blokowe Zapis w MATLABIE, dla tych transmitancji operatorowych jest nastpujcy >> num1 = 10; >> den1 = [1 2 10]; >> sys1 = tf( num1, den1) Transfer function: 10 -------------- s^2 + 2 s + 10 >> num2 = 5; >> den2 = [1 5]; >> sys2 = tf( num2, den2) Transfer function: 5 ----- s + 5 f& PoBczenie kaskadowe R(s) Y(s) 10 5 s2 + 2s + 10 s + 5 Rys. 2.1. PoBczenie dwóch bloków kaskadowo W przypadku kaskadowego poBczenia dwóch bloków w celu wyznaczenia transmitancji wypadkowej korzysta si z funkcji series >> sys_s = series( sys1, sys2) Transfer function: 50 ----------------------- s^3 + 7 s^2 + 20 s + 50 f& PoBczenie równolegBe R(s) 10 s2 + 2s + 10 Y(s) 5 s + 5 Rys. 2.2. PoBczenie dwóch bloków równolegle W przypadku poBczenia równolegBego dwóch bloków w celu wyznaczenia transmitancji wypadkowej korzysta si z funkcji parallel >> sys_p = parallel( sys1, sys2) Transfer function: 5 s^2 + 20 s + 100 ----------------------- s^3 + 7 s^2 + 20 s + 50 Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 6 Teoria sterowania Schematy blokowe f& Ptla sprz|enia R(s) Y(s) 10 s2 + 2s + 10 5 s + 5 Rys. 2.3. PoBczenie dwóch bloków w ptl W przypadku poBczenia dwóch bloków w ptl sprz|enia celu wyznaczenia transmitancji wypadkowej korzysta si z funkcji feedback >> sys_f = feedback( sys1, sys2) Transfer function: 10 s + 50 ------------------------ s^3 + 7 s^2 + 20 s + 100 W wyznaczonych transmitancjach wypadkowych dostp do wspóBczynników licznika i mianownika uzyskuje si przy u|yciu funkcji tfdata, np. do wspóBczynników wypadkowej transmitancji z ptl sprz|enia >> [num_f, den_f] = tfdata( sys_f, 'v') num_f = 0 0 10 50 den_f = 1 7 20 100 4. WYZNACZANIE TRANSMITANCJI WYPADKOWEJ DLA SCHEMATÓW BLOKOWYCH PRZY U{YCIU REGUAY WZMOCNIEC MASONA Dla danego schematu blokowego zadanie wyznaczenia zale|no[ci pomidzy wej[ciem i wyj[ciem metod przeksztaBcania schematów jest zadaniem uci|liwym. Na szcz[cie jest dostpna reguBa wzmocnieD Masona, która pozwala na wyznaczenie transmitancji wypadkowej schematu blokowego bez konieczno[ci pracochBonnego przeksztaBcania go. ReguBa ta zaczerpnita zostaBa z teorii grafów przepBywu sygnaBów i zaadaptowana dla schematów blokowych. Dla schematu blokowego z N kaskadami bezpo[rednio Bczcymi wej[cie R(s) z wyj[ciem Y(s) oraz L ptlami, transmitancja wypadkowa okre[lona jest przez nastpujc zale|no[: N "k "Pk Y (s) k =1 T (s) = = (1) R(s) " gdzie: R(s) - transformata sygnaBu wej[ciowego Y(s) - transformata sygnaBu wyj[ciowego G(s) - transmitancja wypadkowa caBego schematu blokowego N - caBkowita liczba kaskadowych poBczeD bezpo[rednio Bczcych wej[cie z wyj[ciem Pk - transmitancja k-tego poBczenia kaskadowego bezpo[rednio Bczcego wej[cie z wyj[ciem Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 7 Teoria sterowania Schematy blokowe L " = 1 - + - + . . ., (2) i1 i2 i3 "L "L "L i=1 i i " = 1 - (suma transmitancji wszystkich pojedynczych ptli) + (suma iloczynów transmitancji wszystkich mo|liwych kombinacji po dwie nie stykajce si ptle) - (suma iloczynów transmitancji wszystkich mo|liwych kombinacji po trzy nie stykajce si ptle) + ... itd. "k = ", wyznaczana dla tej cz[ci schematu, która nie styka si z k-t kaskad bezpo[redni. ReguBa wzmocnieD Masona opisana wzorem (1) wydaje si by prosta w u|yciu, jednak " oraz "k s wyra|one pewnymi zale|no[ciami, które mog by bardzo skomplikowane w przypadku kiedy schemat ma du| liczb nie stykajcych si ptli. Przy stosowaniu reguBy wzmocnieD nale|y zwróci uwag na to, |e stosowana jest ona do wyznaczenia transmitancji pomidzy wej[ciem i wyj[ciem. PrzykBad 3 Na rysunku 3.1 znajduje si schemat blokowy skBadajcy si z dwóch ptli poBczonych kaskadowo. Nale|y wyznaczy przy u|yciu reguBy wzmocnieD Masona transmitancj wypadkow R(s) Y(s) G1 G2 - - - - - - - - H1 H2 Rys. 3.1. PoBczenie kaskadowe dwóch ptli Rozwizanie: W ukBadzie z rysunku 3.1 znajduje si jedna kaskada bezpo[rednio Bczca wej[cie z wyj[ciem i dwie ptle. Transmitancja kaskady bezpo[redniej P1 = G1G2 (3.1) Transmitancje ptli L1 = -G1H1 L2 = -G2H (3.2) 2 Ptle L1 i L2 nie stykaj si z sob, dlatego te| mianownik transmitancji " wyznaczany jest z zale|no[ci " =1 - (L1+L2 )+L1L2 =1 + G1H1 +G2H +G1H1G H (3.3) 2 2 2 Obie ptle maj wspólne elementy z kaskad bezpo[redni, dlatego te| wyznacznik pomocniczy "1 jest nastpujcy "1 = 1 (3.4) Transmitancja wypadkowa ukBadu z rysunku 3.1 jest nastpujca N "k "Pk Y (s) P1"1 G1G2 k =1 T (s) = = = = (3.5) R(s) " 1 - (L1 + L2 )+ L1L2 1 + G1H1 + G2H + G1H1G2H 2 2 PrzykBad 4 Na rysunku 4.1 znajduje si schemat blokowy skBadajcy si z dwóch ptli poBczonych równolegle. Nale|y wyznaczy przy u|yciu reguBy wzmocnieD Masona transmitancj wypadkow Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 8 Teoria sterowania Schematy blokowe R(s) Y(s) G1 - - - - H1 G2 - - - - H2 Rys. 4.1. PoBczenie równolegBe dwóch ptli Rozwizanie: W ukBadzie z rysunku 4.1 znajduj si dwie kaskady bezpo[rednio Bczce wej[cie z wyj[ciem i dwie ptle. Transmitancje kaskad bezpo[rednich s nastpujce P1 = G1 P2 = G2 (4.1) Transmitancje ptli L1 = -G1H1 L2 = -G2H (4.2) 2 Ptle L1 i L2 nie maj wspólnych elementów, dlatego te| mianownik transmitancji " wyznaczany jest z zale|no[ci " = 1 - (L1+L2 )+L1L2 = 1 + G1H1 +G H2 +G1H1G2H2 (4.3) 2 Pozostaj do wyznaczenia delty uzupeBniajce, bdce mno|nikami w liczniku i tak, pierwszy tor o transmitancji P1 bezpo[rednio Bczcy wej[cie z wyj[ciem ma wspólne elementy z ptl o transmitancji L1, natomiast nie ma wspólnych elementów z ptl o transmitancji L2 co schematycznie mo|na zapisa P1 : L1 = 0 , L2 `" 0 (4.4) Wyniki tych rozwa|aD (4.4) podstawia si do uzyskanego równania na " i uzyskuje si "1 =1 - L2 =1 +G H (4.5) 2 2 Drugi tor o transmitancji P2 bezpo[rednio Bczcy wej[cie z wyj[ciem ma wspólne elementy z ptl o transmitancji L2, natomiast nie ma wspólnych elementów z ptl o transmitancji L1 P2 : L1 `" 0 , L2 = 0 (4.6) Ponownie po podstawieniu wyników rozwa|aD (4.6) dotyczcych toru o transmitancji P2 do wzoru (4.3), uzyskuje si czynnik Transmitancja wypadkowa ukBadu z rysunku 4.1 jest nastpujca N "k "Pk Y (s) P1"1 + P2"2 G1(1 + G2H )+ G2(1 + G1H1) k =1 2 T (s) = = = = (3.5) R(s) " 1 - (L1 + L2 )+ L1L2 1 + G1H1 + G2H + G1H1G2H 2 2 PrzykBad 5 Inny przykBad wyznaczania wypadkowej transmitancji zastpczej zBo|onego schematu blokowego, rozwa|ony zostanie dla schematu blokowego pokazanego na rysunku 5.1. Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 9 Teoria sterowania Schematy blokowe G4 R E Y3 Y2 Y1 Y G1 G2 G3 - -- - - - - - - - - - H2 H1 Rys. 5.1. Schemat blokowy ukBadu sterowania Rozwizanie: W ukBadzie tym znajduj si dwie kaskady bezpo[rednio Bczce wej[cie z wyj[ciem i pi ptli stykajcych si ze sob (majcych wspólne elementy). Transmitancje kaskad bezpo[rednio Bczcych wej[cie z wyj[ciem P1 = G1G2G3 P2 = G1G4 (5.1) Transmitancje ptli L1 = -G1G2H1 L2 = -G2G3H L3 = -G1G2G3 L4 = -G4H L5 = -G1G4 (5.2) 2 2 Wszystkie te ptle maj wspólne elementy, dlatego te| " =1 +G1G2H1 +G2G3H +G1G2G3 +G4H +G1G4 (5.3) 2 2 Wszystkie te ptle maj wspólne elementy z kaskadami bezpo[rednimi, dlatego te| wyznaczniki pomocnicze s nastpujce "1 = "2 =1 (5.4) Transmitancja wypadkowa ukBadu z rysunku 5.1 jest nastpujca Y (s) P1"1 + P2"2 G1G2G3 + G1G4 T (s) = = = (5.5) R(s) " 1 +G1G2H1 +G G3H +G1G2G3 +G4H +G1G4 2 2 2 WICZENIA a) C1. PrzeksztaB poni|sze schematy blokowe R(s) Y(s) G1 G2 do postaci pokazanej na rysunku C.1 i okre[l transmitancje G(s) i H (s) . - G3 R(s) Y(s) G(s) - b) H(s) R(s) Y(s) G1 G2 - Rys. C1. Schemat blokowy docelowego ukBadu zamknitego. G3 Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 10 Teoria sterowania Schematy blokowe c) h) R(s) Y(s) R(s) Y(s) G1 G2 G2 - - - G4 G5 G3 G1 G3 d) i) G1 R(s) Y(s) R(s) Y(s) G1 G2 - - G2 G3 G3 G4 G5 G4 j) e) R(s) Y(s) G1 G2 G1 - R(s) Y(s) G3 G2 - G4 G5 H1 k) - H2 G1 Y(s) G2 G3 G4 f) R(s) - G3 G5 R(s) Y(s) - G1 G2 - - l) H1 R(s) Y(s) H2 G1 G2 G3 G4 g) G5 R(s) Y(s) G6 G7 G1 G2 G3 - G4 - G5 Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 11 Teoria sterowania Schematy blokowe C.2. Zredukuj poni|sze schematy blokowe do pojedynczej transmitancji T (s) = Y (s) / R(s) , nastpujcymi metodami: 1) PrzeksztaBcajc schemat blokowy 2) Przy u|yciu MATLABA a) 1 1 3 s s+3 s s+2 R(s) Y(s) 4 b) R(s) Y(s) 1 3 s + 1 s + 4 - - c) R(s) Y(s) 2 10 s s2 + 4 - - 1 s + 1 d) R(s) Y(s) 2 50 s s2 s + 1 - - - 2 2 s C3. Wyznacz dla poni|szych schematów blokowych transmitancje wypadkowe Y(s)/R(s) przez zastosowanie reguBy wzmocnieD Masona a) b) R(s) Y(s) G1 G1 - - Y(s) - - - - - - G2 G3 G4 H1 R(s) - G5 G2 - - - - - H2 Ostatnia aktualizacja: 2007-02-21 © M. Tomera 12 Teoria sterowania Schematy blokowe c) G4 R(s) Y(s) G1 G2 G3 - H1 H2 d) G4 - - - R(s) Y(s) G2 G3 - e) H3 R(s) Y(s) G1 G2 G3 G4 - - H1 H2 f) G3 R(s) Y(s) G1 G2 H2 H1 g) H2 R(s) Y(s) G1 G2 G3 G4 H1 H3 Ostatnia aktualizacja: 07-02-21 © M. Tomera 13 Teoria sterowania Schematy blokowe h) G8 R(s) G6 G1 G3 Y(s) G7 G2 G4 G5 i) G8 Y(s) R(s) G1 G5 G6 G2 G4 G7 G3 j) R(s) Y(s) G1 G3 G4 G2 G5 k) G1 R(s) Y(s) G2 G5 G6 G3 G4 G7 l) H3 H1 R(s) Y(s) G1 G2 G3 H2 H4 Ostatnia aktualizacja: 07-02-21 © M. Tomera 14 Teoria sterowania Schematy blokowe C4. Dla poni|szych schematów blokowych wyznacz transmitancje wypadkowe T(s) = Y(s)/R(s) przez zastosowanie reguBy wzmocnieD Masona a) G1 R(s) Y(s) G2 G3 G4 G5 G6 G7 b) G2 G1 R(s) Y(s) G3 G4 G5 G6 G7 c) R(s) G1 G2 Y(s) G3 G4 G5 G6 G7 d) G1 G2 R(s) Y(s) G3 G4 G5 G7 G6 Ostatnia aktualizacja: 07-02-21 © M. Tomera 15 Teoria sterowania Schematy blokowe ODPOWIEDZI DO WYBRANYCH WICZEC C1. (G2G5 + G3 )G4 i) G(s) = G1G2 ; H (s) = G3 G2 a) G(s) = G1G2 ; H (s) = G2 G1G2 lub G(s) = ; H (s) = G4G5 G3 1+ G1G3G4 b) G(s) = G1G2 ; H (s) = G1 (G1G4 - G3 )G5 j) G(s) = G1G2 ; H (s) = G2 + G3 G1 c) G(s) = G1G2 ; H (s) = G2 G1G2 lub G(s) = ; H (s) = G4G5 G3 1- G2G3G5 d) G(s) = G1 + G2 ; H (s) = 1- G3G4 k) G(s) = (G1 + G2)G3G4 H1 - H 2 G2G5 e) G(s) = G2(1+ G1); H (s) = H (s) = 1+ G1 G4 (G1 + G2 )(1+ G5 ) G2(G1 + G3) f) G(s) = ; H (s) = H l) G(s) = (G1 - G5 )G2G3G4 2 1 + G1H1 1+ G3(1+ G7 ) G4 H (s) = g) G(s) = G1G2G3 ; H (s) = G3G4 (G1 - G5 )(1- G6 ) G3(1+ G4G5 ) G2 G3(G4 + G5 )(1+ G1) h) G(s) = ; H (s) = 1+ G1 1- G3 C2. 20s + 20 c) T (s) = 2 4 2 s3 + 3s +15s + 6 s + s3 +14s +14s + 20 a) T (s) = 2 2 5s3 +17s + 6s 100s - 200s d) T (s) = 4 2 3 s + s3 + 200s - 200s b) T (s) = 2 s + 6s +11 C3. G1(1 + G2H ) 2 a) T (s) = 1 + G1G2 + G1H1 + G2H + G1H1G2H 2 2 (G2G3G4 + G1G3G4 )(1+ G5 ) b) T (s) = 1+ G2G3G5 + G5 G1G2G3 + G1G4 c) T (s) = 1- G1H1 + G1G2 H 2 G2G3 + G3 d) T (s) = 1+ G2G3 + 2G3 + 2G2G3G4 + G3G4 G1G2G3G4 e) T (s) = 1+ G1G2 H1 + G3G4 H - G2G3H3 + G1G2 H1G3G4 H 2 2 G1G2 + G3 f) T (s) = 1+ G2 H + G1G2 H1 + G3H1 2 G1G2G3G4 g) T (s) = 1- G3G4H1 + G2G3H + G1G2G3G4H3 2 G1(G3G7 + G4G7 ) h) T (s) = 1+ G1G2 + G6G7 + G1(G3G7 + G4G7 )G5 - G7G8(G3 + G4 )+ G1G2G6G7 G1G5 i) T (s) = 1+ G1G5G8 + G1G2 + G1G5(G4 + G6G7 )G3 Ostatnia aktualizacja: 07-02-21 © M. Tomera 16 Teoria sterowania Schematy blokowe G1G3G4 + G2G3G4 + G2G4 j) T (s) = 1+ G1G3G4 + G2G3G4 + G2G4 - G3G4G5G2 - G4G5G2 G2G5G6 + G3G5G6 + G4G6 k) T (s) = 1+ G1G2 + G1G3 + G2G5G6G7 + G3G5G6G7 + G6 + G4G6G7 + G1G2G6 + G1G3G6 G1G2G3 l) T (s) = 1+ G1H1 + G2 H + G2G3H + G1G2 H + G1G2G3 + G1H1G2 H + G1H1G2G3H 2 4 3 2 4 C4. G2G3(1- G6G7 - G7 )+ G1G2 (1- G3G4 - G6G7 - G7 + G3G4 Å"G6G7 + G3G4 Å"G7 ) a) T (s) = 1+ G2G3G6G5 - G3G4 + G2G1G6G5 - G6G7 - G7 - G2G3G6G5 Å"G7 - G3G4 Å"G2G1G6G5 1 G3G4 Å" G6G7 + G3G4 Å" G7 - G2G1G6G5 Å" G7 + G3G4 Å" G2G1G6G5 Å" G7 G3G4(1- G2 )+ G3G2 b) T (s) = 1+ G3G5 + G4G6 + G3G4G7 - G1G3 - G2 + G3G2G7 + G3G2G6G1 + G3G5 Å"G4G6 - G3G5 Å"G2 1 - G4G6 Å"G2 - G3G4G7 Å"G2 + G1G3 Å"G2 - G3G5 Å"G4G6 Å"G2 -G1G2G5(1+ G3G6 + G3G4G7 )+ G1G2G4G5(1+ G3G6 )+ G1G3G4G5(1+ G2 ) c) T (s) = 1+ G2 + G3G6 + G5 + G3G4G7 + G3G4G5 + G2 Å"G3G6 + G2 Å"G5 + G2 Å"G3G4G7 + G2 Å"G3G4G5 1 G3G6 Å"G5 + G5 Å"G3G4G7 + G2 Å"G3G6 Å"G5 + G2 Å"G3G4G7 Å"G5 G1(1+ G3G6 - G4G7 )+ G3G2(1+ G1)+ G3G4G5(1+ G1) d) T (s) = 1+ G1 + G3G6 - G4G7 + G3G4G5 + G3G2 + G1 Å"G3G6 - G1 Å"G4G7 + G1 Å"G3G4G5 + G1 Å"G3G2 LITERATURA 1. Dorf R.C., R.H. Bishop, Modern Control Systems, Addison-Wesley Longman, Inc., 1998. 2. Franklin, G F, Powell, J D & Emami-Naeini, A. Feedback Control of Dynamic Systems, 3rd edn, Addison-Wesley (1994) 3. Hostetter G.H., C.J. Savant, R.T. Stefani, Design of Feedback Control Systems, Saunders College Publishing, 1989. 4. Nise N. S. Control Systems Engineering, 3rd edn, John Wiley & Sons, 2000. 5. Ogata K. Modern Control Engineering, 4th ed, Prentice Hall, 2002. Ostatnia aktualizacja: 07-02-21 © M. Tomera 17

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
AS Wiatr schemat blokowy wielokondygnacyjne
17 Schematy blokowe
4 schematy blokowe nowe
3 Redukcja schematów blokowych; Linearyzacja
3 Projektowanie układów automatyki (schematy blokowe, charakterystyki)
szafran,podstawy automatyki, schematy blokowe
04 tworzenie schematow blokowych
schemat blokowy
04 Schematy blokoweidH93
EUROKODY Wiatr schemat blokowy
04 Schematy blokowe
AS Schemat blokowy Projektowanie styków pasów konstrukcji rurowych
04 schematy blokowe

więcej podobnych podstron