Перенос узла через звено.




При переносе узла по ходу сигнала добавляется звено с передаточной функцией, равной обратной передаточной функции звена, через которое переносится узел (рисунок 6 а). При переносе узла против хода сигнала добавляется звено с передаточной функцией, равной передаточной функции звена, через которое переносится узел (рисунок 6 б).

 

а
б

Рисунок 6 – Перенос узла

 

Докажем эквивалентность преобразования, приведенного на рисунке 6 а. Составим уравнение относительно выходного сигнала до переноса узла:

.

Составим уравнение относительно выходного сигнала после переноса узла по ходу движения сигнала:

Очевидно, что выражения равны.

 

Перестановка сумматоров.

Сумматоры можно переставлять местами и объединять. Перестановка двух сумматоров соответствует переносу одного сумматора через другой и подчиняется правилу переноса сумматора через звено.

Перестановка узлов.

Узлы можно переставлять между собой и объединять.

 

Перенос узла через сумматор и наоборот.

При переносе узла через сумматор необходимо добавлять элемент сравнения (рисунок 7 а), а при переносе сумматора через узел – сумматор (рисунок 7 б).

 

а
б

Рисунок 7 – Перенос узла через сумматор и сумматора через узел

 

При эквивалентных преобразованиях одной и той же структурной схему могут быть получены различные передаточные функции по разным входам и выходам. Чаще всего при исследовании систем используются передаточные функции по управляющему и возмущающему воздействию. Обозначаются такие передаточные функции с указанием учитываемого входного и выходного сигнала, и соответственно.

 

Рисунок 8– Структурная схема системы с управляющим и возмущающим воздействием

При вычислении передаточной функции по управляющему воздействию полагают . Тогда для одноконтурной системы, структурная схема которой приведена на рисунке 8, получим:

.

При вычислении передаточной функции по возмущающему воздействию полагают . Тогда передаточная функция системы по возмущающему воздействию будет иметь вид:

.

Возможно также нахождения передаточных функций по ошибке, т.е. по выходу e, передаточные функции при этом записываются как и .

 

Метод Мейсона

Граф прохождения сигнала, или сигнальный граф, разработал Мейсон для наглядного представления и описания связей в системе [1,3]. Граф удобен тем, что он позволяет вычислять передаточные функции многоконтурных систем без предварительного преобразования их структурных схем.

Опр. 9: Графом называется совокупность множества V точек, называемых вершинами, и множества R простых (т.е. самонепересекающихся) кривых, называемых ребрами, удовлетворяющих следующим условиям:

1) каждое незамкнутое ребро содержит ровно две точки множества V, которые являются граничными точками ребра;

2) каждое замкнутое ребро содержит только одну точку из V (граничные точки совпадают);

3) ребра не имеют общих точек, за исключением точек из множества V.

При построении графа системы управления по ее структурной схеме нужно исходную схему представить так, чтобы в сумматорах все переменные складывались с положительным знаком. Далее руководствуются следующими правилами:

1) каждый сумматор заменяется вершиной, которой ставится в соответствие выходная переменная заменяемого сумматора;

2) каждое звено заменяется дугой с оператором, равным оператору заменяемого звена; если выходная переменная подается на сумматор с отрицательным знаком, то оператор дуги записывается с противоположным знаком;

3) каждой переменной соответствует своя вершина.

Пример построения графа управления по заданной структурной схеме приведен на рисунке 9.

 

Рисунок 9 – Построение графа системы управления

 

Дадим определение основным компонентам графа управления [4]:

Узел-источник – это узел, из которого сигналы только вытекают.

Узел-сток – это узел, в который все сигналы только втекают.

Путь – это непрерывная последовательность ветвей от узла к узлу, причем стрелки на всех ветвях направлены в одну сторону, т.е. сигналы распространяются в одном направлении.

Контур – это замкнутый путь, в котором стрелки на всех ветвях направлены в одну сторону и каждый узел встречается не более одного раза.

Прямой путь – это путь от узла-источника к узлу-стоку, в котором ни один узел не встречается более одного раза.

Коэффициент передачи пути/контура – произведение передаточных функций всех ветвей, образующих путь/контур.

Несоприкасающиеся контуры – контуры, не имеющие общих узлов.

Используя данные определения, приведем формулу Мейсона, по которой определяется передаточная функция от узла-источника к узлу-стоку:

, (5)

где - коэффициент передачи прямого пути;

p – число прямых путей;

- определитель подграфа, получающийся из исходного графа при удалении дуг и вершин k-го простого пути;

- определитель графа:

, (6)

где - сумма коэффициентов передачи всех контуров;

и - сумма произведений двух, трех и т.д. коэффициентов передачи контуров, не соприкасающихся друг с другом.

Порядок вычисления передаточной функции системы методом Мейсона следующий:

1) построить граф системы управления по заданной структурной схеме;

2) записать коэффициенты передачи всех контуров, определить пары, тройки и т.д. несоприкасающихся контуров;

3) по формуле (6) записать определитель графа системы;

4) записать все прямые пути графа, определители подграфов;

5) вычислить передаточную функцию системы по формуле (5).

 




Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-03-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: