Blockdiagramme können unterschiedlich sein und funktionieren immer noch für dasselbe System?

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Ich bin ein Telekommunikationsingenieur, der jetzt als Programmierer arbeitet. An der Universität nahmen wir an einem Kurs über digitale Filter, Laplace-Transformation und Arbeiten im Frequenz- und Zeitbereich teil. Zu der Zeit hat uns niemand gesagt, welche praktischen Übungen wir machen und von dem Kurs profitieren können, da wir die ganze Zeit mit Mathematik gearbeitet haben.

Nach 2 Jahren las ich einen Artikel, dass dieser Kurs ein wesentlicher Bestandteil der Steuerungstechnik ist, und erinnerte mich, dass ich den Kurs liebte und ihn mit der Note A + bestand. Also habe ich mich entschlossen, tief damit zu lernen und am Ende ein Projekt zu machen und mich für Jobs in diesem Bereich zu bewerben.

Ich kaufte Norman S. Nise Buch: Control System Engineering 6. Ausgabe. Ich hatte Angst, es nicht zu studieren, nachdem ich die 800 Seiten des Buches gesehen hatte.

Zum Glück hatte ich den Mut, mit dem ersten Kapitel zu beginnen und es vollständig zu verstehen. Es ging um den Entwurfs- und Analyseprozess. In den Übungen ging es darum, Blockdiagramme zu erstellen.

In einer Übung ging es um Folgendes:

Ein Temperaturregelsystem erfasst die Differenz zwischen der Thermostateinstellung und der tatsächlichen Temperatur und öffnet dann ein Kraftstoffventil mit einer Menge, die proportional zum Fehler (oder zur Differenz) ist.

Das folgende Bild zeigt die Autorenlösung im Vergleich zu meiner. Korrigiert meins? Und im Blockdiagramm gibt es nur eine Lösung für ein Steuerungssystemdesign?

Die Lösungen:

https://imgur.com/a/pgs4Ynb

control-system feedback diagram

— alim1990
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Sie kritzeln Ihre Worte wie ein Arzt.

— Andy aka

Das war mein einziges Problem am College :)

— alim1990

Ich mag besonders das Stück Haar auf Ihrem Heizblock Ihrer Lösung lol.

— KingDuken

LOL. Ich habe es nicht bemerkt.

— alim1990

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Ihre Antwort ist insofern falsch, als Sie aus Signalen mit unterschiedlichen physikalischen Abmessungen ein Fehlersignal erzeugen. In Ihrem System subtrahieren Sie Temperatureinheiten von Volt, was keine gültige Operation ist ("Sie können nur Äpfel von Äpfeln subtrahieren"). Die Einheitenumrechnung in der Rückkopplungsschleife fehlt.

Die Antwort in dem Buch entspricht eigentlich ziemlich genau dem, was Sie beabsichtigt haben, setzt jedoch voraus, dass Sie die folgende Äquivalenz verstehen. Diese beiden Systeme mit geschlossenem Regelkreis haben denselben Bezug zur gemessenen Ausgangsübertragungsfunktion:

Beweis : Nennen Sie Folgendes

Einheitenumrechnung: = $F(s)$
Controller: = $C(s)$
Pflanze: = $G(s)$

Für das erste System:

{\begin{cases} y (s) = C (s) G (s) e (s) \\ e (s) = F (s) r (s) - F (s) y (s) \end{cases}

$\begin{cases} y(s) = C(s)G(s)e(s)\\ e(s) = F(s)r(s)-F(s)y(s) \end{cases}$

y (s) = C (s) G (s) [F (s) r (s) - F (s) y (s)]

$y(s) = C(s)G(s)[F(s)r(s)-F(s)y(s)]$

y (s) = \frac{C (s) G (s) F (s)}{C (s) G (s) F (s) + 1} r (s)

$y(s) = \frac{C(s)G(s)F(s)}{C(s)G(s)F(s)+1}r(s)$

Für das zweite System:

{\begin{cases} y (s) = C (s) G (s) F (s) e (s) \\ e (s) = r (s) - y (s) \end{cases}

$\begin{cases} y(s) = C(s)G(s)F(s)e(s)\\ e(s) = r(s)-y(s) \end{cases}$

y (s) = C (s) G (s) F (s) [r (s) - y (s)]

$y(s) = C(s)G(s)F(s)[r(s)-y(s)]\\$

y (s) = \frac{C (s) G (s) F (s)}{C (s) G (s) F (s) + 1} r (s)

$y(s) = \frac{C(s)G(s)F(s)}{C(s)G(s)F(s)+1}r(s)\\$

Ende des Beweises: Beide Systeme haben die gleiche Übertragungsfunktion von zu . $r(s)$ $y(s)$

— Vicente Cunha
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Können Sie erklären, wie Sie die Gleichung von e (s) beider Systeme erhalten haben?

— alim1990

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e (s)

$e(s)$ ist das Fehlersignal. Im ersten System ist die Differenz zwischen der konvertierten Referenz ( ) und der konvertierten Ausgabe ( ). Im zweiten System ist es nur der Unterschied zwischen Referenz und Ausgabe vor der Konvertierung ( ). Die von mir vorgestellte Äquivalenz soll zeigen, dass die Konvertierung entweder vor oder nach der Fehlerberechnung durchgeführt werden kann, Sie jedoch niemals Signale mit unterschiedlichen physikalischen Einheiten subtrahieren können.

e (s)

$e(s)$

F (s) r (s)

$F(s)r(s)$

F (s) y (s)

$F(s)y(s)$

r (s) - y (s)

$r(s)-y(s)$

— Vicente Cunha

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Die beiden Lösungen könnten in einem vagen Sinne als gleichwertig angesehen werden. Es hängt davon ab, welche Konvertierungen in den Blöcken enthalten sind.

Ingenieure sind häufig vage, was ein Signal ist, und normalerweise spielt es keine Rolle, wenn es offensichtlich ist. Die beiden Zeiten es tut Materie sind in der Ausbildung, wenn es wichtig ist , dass die Schüler verstehen , was wirklich vor sich geht, und bei der tatsächlichen Implementierung / Debuggen , wenn jedes Detail richtig sein muss.

Beim Zeichnen eines Temperaturregelkreises kann "Temperatur" "die tatsächliche Temperatur eines Körpers in Celcius" bedeuten, es kann den Widerstand oder die Spannung eines analogen Temperaturwandlers bedeuten, der die Temperatur darstellt, es kann eine Zahl in einem Format bedeuten, das die Temperatur darstellt Dies kann eine mechanische Position in einem Bimetallthermostat bedeuten.

Fügen Sie jeder Signallinie in Ihrem Diagramm Bemaßungen und den Maßstab der Darstellung hinzu. Beschriften Sie sie als Volt (also mV / C) oder Zählwerte (z. B. 1 LSB = 0,0025 ° C) oder mm Durchbiegung oder Grad Celsius.

Sie haben eine 'Eingangstemperatur' in einen Wandler und eine 'tatsächliche Temperatur' in einen Addierer gezeichnet. Sobald Sie angegeben haben, ob es sich um Zahlen, Spannungen oder Temperaturen handelt, werden Sie feststellen, dass Ihr Diagramm möglicherweise einige nicht angegebene Umrechnungen voraussetzt, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Es ist möglich, dass Sie denken, dass es "offensichtlich" ist, die entsprechenden Konvertierungen vorzunehmen, aber warum sollten Sie dann einen Wandler als separate Einheit anzeigen?

Wenn wir einen Addierer haben, erwarten wir im Allgemeinen, dass sowohl die Eingaben als auch die Ausgabe dieselbe Dimension haben. Sie werden sehen, dass die Buchlösung Temperaturen als Eingaben für den Addierer hat. Wie Sie die Temperaturen unterscheiden und sie dann einem Thermostat zuführen, ist mir nicht ganz klar, daher bin ich mir nicht sicher, ob mir die Buchlösung viel besser gefällt als Ihre.

Ich würde gerne angeben, dass die Berechnungsschleife in Signalen arbeitet, die die Temperatur darstellen (egal ob es sich um Spannungen, digitale Zahlen oder Positionen handelt), einen Wandler an der Ausgangstemperatur verwenden, um die Temperatur in diese Darstellung umzuwandeln, und die bereitstellen Eingabesollwert als Darstellung für den Addierer in der Berechnungsschleife.

— Neil_UK
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Die Eingabe ist eine vom Benutzer festgelegte Zahl und die Ausgabe ist die aktuelle Temperatur, bei der es sich um eine Zahl handelt. Beide Zahlen werden dann in Spannungen umgewandelt, um den Fehlerwert zu erhalten. Der Fehlerwert ist eine Spannung, die einen Motor und das Ventil einschaltet, um Kraftstoff zu laden und die Heizung funktionsfähig zu machen.

— alim1990

Die Tatsache, dass Sie diesen erklärenden Kommentar abgeben müssen, sollte Sie darauf hinweisen, dass Ihr Diagramm nicht genügend Informationen enthält.

— Neil_UK

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Ihre Lösung ist falsch (Ihre Handschrift ist schwer zu lesen, also verzeihen Sie mir, wenn ich das Bild falsch gelesen habe).

Mit der Rückmeldung an den Komparator vergleichen Sie zwei verschiedene Typen. Eine Spannung und eine Temperatur. In der Rückkopplungsschleife müssten Sie einen Thermostat hinzufügen, aber dann wäre die Lösung dieselbe wie in den Büchern, ohne das System weiter zu vereinfachen.

Ich bin froh, dass Sie sich damit befassen. Es ist ein sehr nützliches Feld für alle Arten von Industrie.

— Gareth T.
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Das Hinzufügen eines Wandlers im Rückkopplungspfad würde das Problem beheben, oder?

— alim1990

Ja, Sir, das ist richtig.

— Gareth T.