Systèmes de contrôle - Schémas de principe

Les schémas de principe se composent d'un seul bloc ou d'une combinaison de blocs. Ceux-ci sont utilisés pour représenter les systèmes de contrôle sous forme picturale.

Éléments de base du diagramme

Les éléments de base d'un schéma fonctionnel sont un bloc, le point de sommation et le point de décollage. Considérons le schéma de principe d'un système de commande en boucle fermée comme illustré dans la figure suivante pour identifier ces éléments.

Le schéma fonctionnel ci-dessus se compose de deux blocs ayant les fonctions de transfert G (s) et H (s). Il a également un point de sommation et un point de décollage. Les flèches indiquent la direction du flux des signaux. Parlons maintenant de ces éléments un par un.

Bloquer

La fonction de transfert d'un composant est représentée par un bloc. Le bloc a une seule entrée et une seule sortie.

La figure suivante montre un bloc ayant l'entrée X (s), la sortie Y (s) et la fonction de transfert G (s).

Fonction de transfert, $ G (s) = \ frac {Y (s)} {X (s)} $

$$ \ Flèche droite Y (s) = G (s) X (s) $$

La sortie du bloc est obtenue en multipliant la fonction de transfert du bloc par l'entrée.

Point de sommation

Le point de sommation est représenté par un cercle comportant une croix (X) à l'intérieur. Il a deux entrées ou plus et une seule sortie. Il produit la somme algébrique des entrées. Il effectue également la sommation ou la soustraction ou la combinaison de la sommation et de la soustraction des entrées en fonction de la polarité des entrées. Voyons ces trois opérations une par une.

La figure suivante montre le point de sommation avec deux entrées (A, B) et une sortie (Y). Ici, les entrées A et B ont un signe positif. Ainsi, le point de sommation produit la sortie, Y commesum of A and B.

c'est-à-dire Y = A + B.

La figure suivante montre le point de sommation avec deux entrées (A, B) et une sortie (Y). Ici, les entrées A et B ont des signes opposés, c'est-à-dire que A a un signe positif et B a un signe négatif. Ainsi, le point de sommation produit la sortieY comme le difference of A and B.

Y = A + (-B) = A - B.

La figure suivante montre le point de sommation avec trois entrées (A, B, C) et une sortie (Y). Ici, les entrées A et B ont des signes positifs et C a un signe négatif. Ainsi, le point de sommation produit la sortieY comme

Y = A + B + (−C) = A + B - C.

Point de décollage

Le point de décollage est un point à partir duquel le même signal d'entrée peut être transmis à travers plus d'une branche. Cela signifie qu'avec l'aide du point de décollage, nous pouvons appliquer la même entrée à un ou plusieurs blocs, en additionnant les points.

Dans la figure suivante, le point de décollage est utilisé pour connecter la même entrée, R (s) à deux autres blocs.

Dans la figure suivante, le point de décollage est utilisé pour connecter la (les) sortie (s), comme l'une des entrées au point de sommation.

Représentation schématique des systèmes électriques

Dans cette section, représentons un système électrique avec un schéma de principe. Les systèmes électriques contiennent principalement trois éléments de base -resistor, inductor and capacitor.

Considérez une série de circuits RLC comme indiqué dans la figure suivante. Où, V i (t) et V o (t) sont les tensions d'entrée et de sortie. Soit i (t) le courant traversant le circuit. Ce circuit est dans le domaine temporel.

En appliquant la transformée de Laplace à ce circuit, obtiendra le circuit dans le domaine s. Le circuit est comme illustré dans la figure suivante.

À partir du circuit ci-dessus, nous pouvons écrire

$$ I (s) = \ frac {V_i (s) -V_o (s)} {R + sL} $$

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

$ V_o (s) = \ gauche (\ frac {1} {sC} \ droite) I (s) $ (Equation 2)

Dessinons maintenant les schémas de principe de ces deux équations individuellement. Et puis combinez correctement ces schémas de principe afin d'obtenir le schéma de principe global de la série de circuits RLC (s-domaine).

L'équation 1 peut être implémentée avec un bloc ayant la fonction de transfert, $ \ frac {1} {R + sL} $. L'entrée et la sortie de ce bloc sont $ \ left \ {V_i (s) -V_o (s) \ right \} $ et $ I (s) $. Nous avons besoin d'un point d'addition pour obtenir $ \ left \ {V_i (s) -V_o (s) \ right \} $. Le schéma fonctionnel de l'équation 1 est illustré dans la figure suivante.

L'équation 2 peut être implémentée avec un bloc ayant une fonction de transfert, $ \ frac {1} {sC} $. L'entrée et la sortie de ce bloc sont $ I (s) $ et $ V_o (s) $. Le schéma de principe de l'équation 2 est illustré dans la figure suivante.

Le schéma de principe global de la série de circuits RLC (s-domaine) est illustré dans la figure suivante.

De même, vous pouvez dessiner le block diagram de tout circuit ou système électrique en suivant simplement cette procédure simple.

  • Convertissez le circuit électrique du domaine temporel en un circuit électrique du domaine s en appliquant la transformée de Laplace.

  • Notez les équations pour le courant traversant tous les éléments de branche en série et la tension sur toutes les branches de shunt.

  • Dessinez les diagrammes de toutes les équations ci-dessus individuellement.

  • Combinez correctement tous ces schémas de principe afin d'obtenir le schéma de principe global du circuit électrique (domaine s).