- Signalflussplan
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In der Regelungstechnik hilft der Signalflussplan, nach DIN auch Wirkungsplan [1] genannt, beim besseren Verständnis komplexer Systeme. Er dient der Visualisierung und der Bildung eines mathematischen Modells mittels Blockschaltbild. Anhand von Umformungsregeln kann ein Signalflussplan nach Gesichtspunkten wie physikalischer Aufbau, Verständnis der Wirkzusammenhänge oder nach Betrachtungsweisen (z. B. Störgrößeneinfluss) umgeformt werden.
Mit modernen graphischen Werkzeugen lassen sich nicht nur Signalflusspläne zeichnen, sondern auch computergestützte Simulationen durchführen. Graphische Werkzeuge lösen deshalb textbasierte Beschreibungssprachen ab.
Inhaltsverzeichnis
Elemente eines Signalflussplans
Zu einem Signalflussplan gehören gerichtete Kanten, Verzweigungen, Additionsstellen und Blöcke. Eine Kante wird durch einen Pfeil dargestellt und symbolisiert ein Signal, das meist einer physikalischen Größe entspricht. Kanten können die Ein- und Ausgangsgrößen eines Systems darstellen oder verschiedene Elemente innerhalb eines Systems miteinander verbinden. In der Mathematik entsprechen sie Zuweisungen. Verzweigungen dienen dazu, dieselbe Kante mehreren verschiedenen Blöcken zuzuweisen, Additionsstellen dazu, mehrere Kanten zu einer einzigen zu vereinigen. Werden mehrere Kanten vereinigt, müssen sie die gleiche physikalische Größe repräsentieren. Die resultierende Kante stellt dann ebenfalls diese Größe dar.
Kante Verzweigung Summationsstelle lineares Übertragungsglied nichtlineares Übertragungsglied xe(t) xa.1 = xa.2 = xa.3 = xe xa = xe.1 + xe.2 − xe.3 xa = T{xe} ; T = Transformation xa = T{xe} Multiplikationsstelle Divisionsstelle Übertragungsglied durch
Symbol beschrieben (PT1)Übertragungsglied
Einen Block bezeichnet man auch als Übertragungsglied. Dieses besitzt mindestens einen Eingang (Ursache) und einen Ausgang (Wirkung). Die Umsetzung erfolgt aufgrund der Übertragungseigenschaft (Verknüpfung). Blöcke unterteilt man in typische Übertragungsglieder (P-Glied, I-Glied usw.), in Blöcke, die eine Funktion tragen und in nichtlineare Übertragungsglieder.
Ein Übertragungsglied wird als rückwirkungsfrei angenommen, das heißt, dass die Ursache von ihrer Wirkung unbeeinflusst bleibt. Rückwirkung wird durch Kreisstrukturen erzielt (siehe unten). Erfüllt das Übertragungsglied die LZI-Bedingungen, lässt sich dessen Übertragungsfunktion besonders leicht angeben.
Signalflussalgebra
Soll ein Signalflussplan umgestaltet werden, sind verschiedene Regeln beim Zusammenfassen und Verschieben von Elementen zu beachten.
Zusammenfassungsregeln
Parallelschaltung
Reihenschaltung
Kreisstruktur auflösen
Verschiebungsregeln
Die Verschiebungsregeln lassen sich nur auf Systeme anwenden, die LZI-Eigenschaften aufweisen.
Knotenpunkt verschieben
Additionspunkt verschieben
Siehe auch
Verwandte Themen Elementare lineare
ÜbertragungsgliederTypische lineare
ÜbertragungsgliederNichtlineare
ÜbertragungsgliederWeblinks
- Schulungsmaterial der Samson AG (PDF-Datei; 325 kB)
- Signalflussalgebra besonders ausführlich behandelt auf uni-ulm.de
Quellen
- ↑ DIN 19226 Leittechnik - Regelungstechnik und Steuerungstechnik
Kategorie:- Systemdarstellung
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