Содержание

Системы управления — Блок-схемы — CoderLessons.com

Блок-схемы состоят из одного блока или комбинации блоков. Они используются для представления систем управления в графической форме.

Основные элементы блок-схемы

Основными элементами блок-схемы являются блок, точка суммирования и точка взлета. Давайте рассмотрим блок-схему замкнутой системы управления, как показано на следующем рисунке, чтобы идентифицировать эти элементы.

Вышеприведенная блок-схема состоит из двух блоков, имеющих передаточные функции G (s) и H (s). Он также имеет одну точку суммирования и одну точку взлета. Стрелки указывают направление потока сигналов. Давайте теперь обсудим эти элементы один за другим.

блок

Передаточная функция компонента представлена ​​блоком. Блок имеет один вход и один выход.

На следующем рисунке показан блок, имеющий вход X (s), выход Y (s) и передаточную функцию G (s).

Передаточная функция, G(s)= fracY(s)X(s)

 RightarrowY(s)=G(s)X(s)

Выход блока получается умножением передаточной функции блока на вход.

Суммирующая точка

Суммирующая точка представлена ​​кружком с крестиком (X) внутри. Он имеет два или более входа и один выход. Это производит алгебраическую сумму входных данных. Он также выполняет суммирование или вычитание или комбинацию суммирования и вычитания входов на основе полярности входов. Давайте посмотрим на эти три операции одну за другой.

На следующем рисунке показана точка суммирования с двумя входами (A, B) и одним выходом (Y). Здесь входы A и B имеют положительный знак. Таким образом, точка суммирования производит вывод, Y как сумму A и B.

то есть Y = A + B.

На следующем рисунке показана точка суммирования с двумя входами (A, B) и одним выходом (Y). Здесь входы A и B имеют противоположные знаки, то есть A имеет положительный знак, а B имеет отрицательный знак. Таким образом, точка суммирования выдает выходной Y как разность A и B.

Y = A + (-B) = A – B.

На следующем рисунке показана точка суммирования с тремя входами (A, B, C) и одним выходом (Y). Здесь входы A и B имеют положительные знаки, а C имеет отрицательный знак. Таким образом, точка суммирования выдает результат Y как

Y = A + B + (-C) = A + B – C.

Точка взлета

Точка взлета – это точка, из которой один и тот же входной сигнал может проходить через несколько ветвей. Это означает, что с помощью точки взлета мы можем применить один и тот же вход к одному или нескольким блокам, суммируя точки.

На следующем рисунке точка взлета используется для подключения того же входа R (s) к двум другим блокам.

На следующем рисунке точка взлета используется для подключения выхода C (s) в качестве одного из входов к точке суммирования.

Блок-схема представления электрических систем

В этом разделе давайте представим электрическую систему с блок-схемой. Электрические системы содержат в основном три основных элемента – резистор, индуктор и конденсатор .

Рассмотрим серию цепей RLC, как показано на следующем рисунке. Где V i (t) и V o (t) – входные и выходные напряжения. Пусть i (t) будет током, проходящим через цепь. Эта схема находится во временной области.

Применяя преобразование Лапласа к этой схеме, получим схему в s-области. Схема такая, как показано на следующем рисунке.

Из приведенной выше схемы мы можем написать

I(S)= гидроразрываVi(ы)−Vo(ы)R+Sl

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

Vo(s)= left( frac1sC right)I(s)(уравнение 2)

Давайте теперь нарисуем блок-схемы для этих двух уравнений в отдельности. И затем объедините эти блок-схемы правильно, чтобы получить общую блок-схему серии RLC Circuit (s-domain).

Уравнение 1 может быть реализовано с помощью блока, имеющего передаточную функцию  frac1R+sL. Вход и выход этого блока: \ left \ {V_i (s) -V_o (s) \ right \} и I(s). Нам требуется точка суммирования, чтобы получить \ left \ {V_i (s) -V_o (s) \ right \}. Блок-схема уравнения 1 показана на следующем рисунке.

Уравнение 2 может быть реализовано с помощью блока, имеющего передаточную функцию  frac1sC. Вход и выход этого блока – I(s) и Vo(s). Блок-схема уравнения 2 показана на следующем рисунке.

Общая блок-схема серии RLC Circuit (s-domain) показана на следующем рисунке.

Точно так же вы можете нарисовать структурную схему любой электрической цепи или системы, просто следуя этой простой процедуре.

Преобразуйте электрическую цепь временной области в электрическую цепь s-области, применяя преобразование Лапласа.

Запишите уравнения для тока, проходящего через все элементы последовательных ветвей, и напряжения на всех ветвях шунта.

Нарисуйте блок-схемы для всех вышеперечисленных уравнений в отдельности.

Правильно объедините все эти блок-схемы, чтобы получить общую блок-схему электрической цепи (s-домен).

БДУ-4-2 искробезопасный блок дистанционного управления

Блок дистанционного управления БДУ-4-2 служит для контроля включений и выключений механизмов, которые подключены к взрывозащищенным станциям или пускателям. Может использоваться в случаях отключений приборов защиты и при контроле сопротивления заземляющего провода, входящего в состав механизмов и передвижных машин.

Конструкция и работа БДУ-4-2

Конструктивно блок БДУ-4-2 состоит из корпуса и основания, на который крепится вилка и печатная плата с соединителем. Монтируется с помощью винтов. Питание устройства происходит от трансформатора.

При превышении уровня сопротивления более 50 Ом – уровень сигнала падает, работа генератора останавливается, а реле выпадает, при этом трансформатор выполняет защитную функцию.

С помощью электрической схемы блока осуществляется:

  • защита от потерь управляемости и от обрыва проводов;
  • защита самовключения при превышении уровня питающего напряжения до 150% номинального.

Подключение блока

Рис. 1. Схема подключения БДУ-4-2

КМ1, КМ2 — вспомогательные контакты контактора;

Контакты:

  • 12, 21 — подключение напряжения 18 В от трансформатора напряжения;
  • 1, 2 — к цепи катушки контактора;
  • 14, 15 (4, 13) — к замыкающему вспомогательному контакту контактора для подхвата блока;
  • 11, 20 (10, 20) — подключение поста дистанционного управления с резистором 47 Ом. К контактору 11 подключается кнопка «Пуск», а к 20 — минус концевого диода.

Условия эксплуатации

Искробезопасный блок БДУ-4-2 применяется при:

  • температура окружающей среды от -10 до +60°С;
  • влажности воздуха — до 100% при температуре t=+35°С;
  • вибрационные колебания — не выше первой степени жёсткости;
  • рабочее положение в пространстве — не регламентируется.
Технические характеристики
Номинальное напряжение питания блока частотой 50 Гц от специального трансформатора, В18
Диапазон изменения рабочего напряжения от номинального85% до 110%
Минимальное напряжение удержания65% номинального
Блок предназначен для коммутации цепей:
36 В постоянного тока, не более, А, т = 0,0150,5
36 В, 50 Гц, не более, А при cos ф = 0,62
110-150 В постоянного тока, не более А, при т = 0,010,5
Потребляемая мощность, не более3,5 В * А
Габаритные размерысм. рисунок 2
Масса, кг, не более0,3

Рис. 2. Габаритные и установочные размеры блока БДУ-4-2

Комплектация

В комплект поставки искробезопасного блока входит:

  • БДУ-4-2 — 1 шт;
  • Гнездо соединителя — 1 шт;
  • Документация — 1 шт.

Гарантии

Гарантировано соответствие качества требованиям ТУ У 3,09-00217159-071-98 только при соблюдении условий монтажа, эксплуатации, транспортировки и хранения.

Срок гарантии – один год с момента ввода в эксплуатацию, но не более полутора лет с момента отгрузки.

Блок управления БДУ-4-2 доставляются следующими ТК:

  • ТК Деловые линии
  • ПЭК
  • КИТ
  • Желдорэкспедиция
  • Почта России

Стоимость доставки до терминала ТК — бесплатно

Срок доставки в Москву — от 2 дней

Рассчитать стоимости доставки в другой город можно по ссылке

Введение в блок управления | Примечания GATE

Блок управления, или CU, представляет собой схему внутри процессора компьютера, которая управляет операциями. Он указывает памяти, логическому блоку и устройствам вывода и ввода компьютера, как реагировать на инструкции программы. Центральные и графические процессоры являются примерами устройств, использующих блоки управления.

В этой статье мы углубимся в блок управления в соответствии с учебным планом GATE для CSE (компьютерная инженерия). Продолжайте читать дальше, чтобы узнать больше.

Содержание

  • Что такое блок управления в компьютерной архитектуре?
  • Как работает блок управления ЦП?
  • Функция блока управления
  • Типы блоков управления
    • Проводной блок управления
    • Микропрограммируемый блок управления
  • Практические проблемы в блоке управления
  • Часто задаваемые вопросы в блоке управления

Что такое блок управления в компьютерной архитектуре?

Блок управления ЦП — это компонент ЦП компьютера (центральный процессор), который управляет работой процессора. Джон фон Нейман включил его в свою «Архитектуру фон Неймана». Работа блока управления состоит в том, чтобы инструктировать арифметико-логический блок компьютера, память и устройства ввода и вывода о том, как реагировать на инструкции, поступающие в процессор.

Блок управления извлекает инструкции внутренней программы из оперативной памяти в регистр команд процессора и генерирует управляющий сигнал на основе содержимого этого регистра для наблюдения за выполнением этих инструкций.

Как работает блок управления ЦП?

Блок управления получает данные от пользователя и преобразует их в управляющие сигналы, которые затем поступают в центральный процессор. Затем процессор компьютера инструктирует соответствующее оборудование о том, какие операции следует выполнять. Поскольку архитектура ЦП отличается от производителя к производителю, функции, выполняемые блоком управления в компьютере, зависят от типа ЦП. Ниже приведены некоторые примеры устройств, для которых требуется блок управления:

  • ЦП или центральные процессоры
  • GPU или графические процессоры

Функция блока управления

  • Он координирует поток данных, исходящий из, в и между различными подразделениями процессора.
  • Понимает команды и инструкции.
  • Регулирует поток данных внутри процессора.
  • Он принимает внешние команды или инструкции, которые он превращает в серию управляющих сигналов.
  • Он отвечает за несколько исполнительных блоков ЦП (таких как АЛУ, буферы данных и регистры).
  • Он также выполняет различные действия, включая выборку, декодирование, обработку выполнения и сохранение результатов.

Типы блоков управления

Конструкция блока управления зависит от типа используемого блока управления. Вот типы блоков управления:

Проводной блок управления

Управляющие сигналы, необходимые для управления выполнением инструкций в Hardwired Control Unit, генерируются специально построенными аппаратными логическими схемами, и мы не можем изменить механизм выработки сигналов без физического изменения структуры схемы. Подробнее о проводном блоке управления читайте здесь.

Микропрограммируемый блок управления

Существование управляющей памяти, которая используется для хранения слов, содержащих закодированные управляющие сигналы, необходимые для выполнения инструкций, является основным отличием структуры модуля от аппаратной структуры модуля управления. Подробнее о микропрограммном блоке управления читайте здесь.

Практические проблемы в блоке управления

1. Что из перечисленного не является характеристикой компьютера?

а. I.Q.

б. Усердие

в. Универсальность

д. Точность

Ответ – (a) I.Q.

2. Что из перечисленного относится к набору микрокоманд только для одной машинной инструкции?

а. Микрокоманда

б. Микропрограмма

в. Команда

д. Программа

Ответ – (б) Микропрограмма

Часто задаваемые вопросы по блоку управления

Что такое блок управления? Объясните на примере?

Блок управления, или CU, представляет собой схему внутри процессора компьютера, которая управляет операциями. Он указывает памяти, логическому блоку и устройствам вывода и ввода компьютера, как реагировать на инструкции программы. Центральные и графические процессоры являются примерами устройств, использующих блоки управления.

Что такое ALU и CU?

Разница между CU и ALU заключается в том, что арифметико-логическое устройство или ALU представляет собой компонент процессора, который выполняет арифметические операции, сравнение и различные другие операции. В то время как блок управления или CU является частью процессора, который направляет и контролирует большинство операций компьютера.

Что такое блок памяти?

Единица памяти — это количество данных, хранящихся в единице хранения. Байты используются для измерения емкости хранилища.

Продолжайте учиться и следите за обновлениями, чтобы получать последние обновления об экзамене GATE, а также о критериях приемлемости GATE, GATE 2023, допускной карточке GATE, программе GATE, вопроснике GATE за предыдущий год и многом другом.

Также изучите,

  • Типы инструкций в компьютерной архитектуре
  • АЛУ (арифметико-логическое устройство)
  • Микропрограммный блок управления
  • Форматы инструкций
  • Режимы адресации
  • Иерархия памяти
  • Полностью ассоциативное отображение
  • Ассоциативное отображение
  • Прямое сопоставление
  • Преобразование баз в другие базы
  • Классификация компьютеров Флинна
  • SIMD
  • SISD
  • МИМД
  • МИСД
  • Теоремы де Моргана

Что такое проводной блок управления? Блок-схема, преимущества и недостатки

от Neha T Оставить комментарий

Аппаратный блок управления — это блок управления, разработанный с использованием аппаратных компонентов, таких как логические вентили, триггеры, декодеры и т. д. Ну, есть два способа спроектировать любой блок управления: он может быть разработан с использованием аппаратного управления или с использованием микропрограммного управления.

Как встроенный, так и микропрограммный блок управления используются для генерации управляющих сигналов, необходимых для получения и выполнения инструкций программы. Микропрограммируемый блок управления реализован программным подходом.

Эти два подхода к проектированию блока управления можно отличить по нескольким другим параметрам. Но в этом разделе мы сосредоточимся на проводном блоке управления.

Что такое проводной блок управления?

Аппаратный блок управления извлекает инструкции, декодирует их и генерирует соответствующие управляющие сигналы, которые заставляют аппаратные средства процессора выполнять соответствующие действия в правильной последовательности и в нужное время для выполнения выбранной инструкции.

Теперь возникает вопрос, как генерируются управляющие сигналы и от каких факторов они зависят. Давайте обсудим, как это происходит?

В нашем предыдущем содержании, цикле команд, мы определили обработку одной инструкции, которая включает в себя последовательность шагов, таких как выборка инструкции, декодирование инструкции, выборка операнда, выполнение инструкции и сохранение операнда.

Теперь для каждого шага требуется один такт. А для отслеживания хода выполнения инструкций реализован счетчик шагов. В зависимости от полученной инструкции предпринимаются несколько действий для ее успешного выполнения.

Учитывать, есть ли инструкция ветвления, действие, предпринятое процессором в зависимости от результата вычисления или операции сравнения. Если прерывание произошло между выполнением инструкции, то процессор выполнит другой набор действий. Итак, вот как различные виды инструкций влияют на генерацию управляющих сигналов.

Если кратко, то настройки управляющих сигналов в проводном блоке управления зависят от следующих факторов:

  1. Состояние счетчика шагов.
  2. Содержимое регистра инструкций.
  3. Результат проверки операции вычисления или сравнения инструкции перехода.
  4. Внешние сигналы на блок управления, такие как прерывания.

Блок-схема проводного блока управления

В этом разделе мы обсудим проводную схему, отвечающую за генерацию управляющих сигналов. Мы обсудим все аппаратные компоненты по отдельности, чтобы понять, как управляющие сигналы генерируются проводным блоком управления.

  • Регистр инструкций: Команда, извлеченная из основной памяти, помещается в регистр инструкций и остается там до завершения ее выполнения. Регистр инструкций выводит биты кода операции, которые представляют собой машинный код мнемоники инструкций. Эти биты кода операции передаются в декодер инструкций.
  • Декодер инструкций: Декодер инструкций интерпретирует код операции и режим адресации из регистра инструкций и определяет, какие действия необходимо предпринять.
  • Счетчик шагов: Счетчик шагов используется для отслеживания хода выполнения инструкции. Счетчик шагов показывает, какой шаг из пяти, т. е. выборка инструкции, декодирование, выборка операнда, выполнение, сохранение операнда, выполняется.
  • Генератор управляющих сигналов: это комбинированная схема, которая генерирует управляющие сигналы в зависимости от их ввода.
  • Часы: Часы в схеме управления таковы, что они завершают один тактовый цикл для каждого шага выполнения инструкции.
  • Внешние входы: компонент внешнего ввода подтверждает схему управления внешним сигналом, таким как прерывания.
  • Условные сигналы: Эти компоненты помогают блоку управления генерировать управляющие сигналы для команд перехода.

Теперь давайте обсудим генерацию управляющих сигналов. Первоначально исполняемая команда извлекается из основной памяти и помещается в регистр инструкций, который, в свою очередь, генерирует код операции, который интерпретируется декодером инструкций. После интерпретации битов кода операции декодер инструкций активирует соответствующую INS 9.