控制系统框图

我们知道一个系统通常包含多个元素，这些元素组合起来作为一个单元来执行一个特定的任务。我们也讨论过，在a控制系统，各种连接的元件直接或控制自身或任何其他系统，以具有特定的输出。

在一个系统中把各种实体合并为一个单独的单元，使得系统分析起来相当复杂。因此，控制系统的方框图表示是为了以一种简单的方式来表示复杂的系统。

控制系统的框图

一个控制系统的框图基本上就是一个系统的图示。通过使用视觉图解，即使是一个非常复杂的系统也可以简化为分析的目的。

系统的框图表示只不过是系统的多个元素的相互连接。这种使用块的互连可以方便地分析系统。

现在问题来了，方框图如何简化系统?

所以基本上，主要是一个系统的框图生成了这样我们就可以应用传递函数方法。

通过这样做，可以确定各单元的传递函数，从而可以简单地分析系统。

因此，用一个简单的术语来说，我们可以说框图是系统的图形表示，其中系统的不同元素按顺序连接。

这些元素的顺序排列使得很容易确定系统输入和输出之间的因果关系。

我们知道方框图表示开环和闭环系统不同的是，闭环系统包含一个反馈回路。

这个反馈循环有助于将输入的一部分提供给输入。

方框图要素

功能块:功能块表示控制系统的各组成部分。

基本上，在框图表示中，控制系统的每个元素都用一个块表示。这个模块是功能模块。

因此，我们可以说，一个特定的块表示该元素对输入执行的数学操作，以实现所需的输出。

块的传递函数表示了作为块存在的元素的数学函数。

求和点在框图表示中，多个信号进行比较的点称为求和点。

起飞点在一个闭环系统中，部分输出反馈给输入，输入对系统起反馈作用。因此，起飞点就是信号的一部分被作为系统反馈的那个点。

在绘制控制系统的框图时，值得注意的是，各个模块的互连、累加点和起飞点必须完全按照实际系统中各元素的存在方式进行。

方框图中的元素是用线或分支连接的。而箭头表示信号在块内的流动方向，因为信号只以单向路径流动。

因此，我们可以说方框图是对系统的单方演示。

控制系统的规范形式

我们知道闭环系统使用反馈回路，因此被认为比开环系统好。

闭环控制系统最简单的形式是只有一个前进和反馈块以及一个求和点和起飞点的框图表示。它也被称为闭环系统的标准形式。

下图显示了一个简单的闭环系统:

控制系统实例

让我们举一个例子来理解如何将一个实际的系统转换成方框图的形式。

假设我们有一个如下所示的液位系统，我们必须用框图的形式来表示这个系统，每个元素用各自的块表示。

因此，我们首先要确定系统中存在的整体元素。正如我们所看到的，上面的系统包含一个控制器，一个阀门，一个水箱和一个浮子。

基本上，这个系统的运行方式是水从出口流入水箱。然而，有一个阀门可以启动或停止水箱内的水的流动。这个阀门由控制器控制。此外，该系统还配备了一个浮子，可以感知水的水位。

基本上是由控制器产生关于何时开启或关闭罐阀的信号。但为此，控制器还需要知道何时需要打开或关闭。

因此，浮球在系统中的位置会通知控制器水箱中的水位。

假设水箱中的水位低于控制器指定的水位。所以，浮球在罐内的位置通知控制器，阀门必须保持打开，这样水才能在罐内流动。

一旦达到指定的水平，控制器就会产生信号，阀门就会关闭。阀门的关闭将自动停止水箱内的水的进一步流动，直到收到下一个命令。

正如我们所看到的，水箱有一个出口，从那里水被允许离开水箱。因此，如果水从那个出口流出，那么浮子的位置将自动通知控制器水位再次从期望的水平下降。

因此，控制器进一步发送信号，再次打开阀门，启动罐内液体的流动。此时，控制器不断地监测浮球在罐内的位置，并相应地向阀门发送信号。

由此，我们可以说，浮子作为这个水位控制系统的反馈，这里的水箱就是需要由控制器控制的过程。

因此，用框图的形式来表示这些元素:

因此，上图显示了上述控制系统的总和点、功能块和起飞点。

这个框图只是简单地向您解释系统是如何运行的，以及反馈在系统中扮演什么角色。在接下来的文章中，我们将讨论一个复杂系统的框图简化规则。