Les diagrammes blocs sont constitués d’un seul bloc ou d’une combinaison de blocs. Ils sont utilisés pour représenter les systèmes de commande sous forme d’images.
Éléments de base du schéma-bloc
Les éléments de base d’un schéma-bloc sont un bloc, le point de sommation et le point de décollage. Considérons le schéma-bloc d’un système de commande en boucle fermée tel que présenté dans la figure suivante pour identifier ces éléments.
Le schéma-bloc ci-dessus est constitué de deux blocs ayant des fonctions de transfert G(s) et H(s). Il comporte également un point de sommation et un point de décollage. Les flèches indiquent la direction du flux des signaux. Discutons maintenant ces éléments un par un.
Bloc
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 une entrée X(s), une 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 avec l’entrée.
Point de sommation
Le point de sommation est représenté par un cercle ayant une croix (X) à l’intérieur. Il possède deux ou plusieurs entrées 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. Donc, le point de sommation produit la sortie, Y comme la somme de A et 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 sont de signes opposés, c’est-à-dire que A est de signe positif et B de signe négatif. Ainsi, le point de sommation produit la sortie Y comme la différence de A et 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. Donc, le point de sommation produit la sortie Y comme
Y = A + B + (-C) = A + B – C.
Point de prise
Le point de prise est un point à partir duquel le même signal d’entrée peut passer par plus d’une branche. Cela signifie qu’à l’aide du point de décollage, nous pouvons appliquer la même entrée à un ou plusieurs blocs, points de sommation.
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 sortie C(s), comme l’une des entrées au point de sommation.
Représentation par schéma-bloc des systèmes électriques
Dans cette section, représentons un système électrique avec un schéma-bloc. Les systèmes électriques contiennent principalement trois éléments de base – une résistance, une inductance et un condensateur.
Considérons une série de circuit RLC comme indiqué dans la figure suivante. Où, Vi(t) et Vo(t) sont les tensions d’entrée et de sortie. Soit i(t) le courant qui traverse 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 indiqué dans la figure suivante.
À partir du circuit ci-dessus, nous pouvons écrire
$I(s)=\frac{V_i(s)-V_o(s)}{R+sL}$
$\Flèche droite I(s)=\left \{ \frac{1}{R+sL} \}\left \{ V_i(s)-V_o(s) \right \}$ (Equation 1)
$V_o(s)=\left ( \frac{1}{sC} \right )I(s)$ (Equation 2)
Traçons maintenant les schémas-blocs de ces deux équations individuellement. Et puis combinons ces schémas-blocs correctement afin d’obtenir le schéma-bloc global de la série du circuit RLC (domaine s).
L’équation 1 peut être mise en œuvre 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 présenté dans la figure suivante.
L’équation 2 peut être mise en œuvre 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-bloc de l’équation 2 est présenté dans la figure suivante.
Le schéma-bloc global de la série de circuit RLC (domaine s) est présenté dans la figure suivante.
De même, vous pouvez dessiner le schéma-bloc de n’importe quel circuit ou système électrique juste en suivant cette procédure simple.
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Convertissez le circuit électrique du domaine temporel en un circuit électrique du domaine s en appliquant la transformée de Laplace.
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Ecrire les équations du courant passant par tous les éléments de la branche série et la tension aux bornes de toutes les branches shunt.
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Dessiner les schémas-blocs pour toutes les équations ci-dessus individuellement.
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Combiner correctement tous ces schémas-blocs afin d’obtenir le schéma-bloc global du circuit électrique (domaine s).
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