22.6 : الرسوم البيانية للتدفق الفردي

توفر الرسوم البيانية لتدفق الإشارات نهجًا مبسطًا وبديهيًا لتمثيل أنظمة التحكم، مما يوفر بديلاً للمخططات الكتلية التقليدية. تستخدم هذه الرسوم البيانية الفروع لترمز إلى الأنظمة والعقد لتمثيل الإشارات، مما يوضح العلاقات والتفاعلات داخل النظام بشكل فعال.

في الرسم البياني لتدفق الإشارة، تشير الفروع إلى وظائف نقل النظام، بينما تمثل العقد الإشارات. يتم الإشارة إلى اتجاه تدفق الإشارة بواسطة الأسهم، مع كتابة وظيفة النقل المقابلة بجوار كل سهم. على عكس المخططات الكتلية، حيث تتضمن الوصلات المجموعية علامات سلبية للإشارة إلى الطرح، تدمج الرسوم البيانية لتدفق الإشارة هذه العلامات السلبية مباشرة في وظائف النقل.

الخطوة الأولى في تحويل مخطط كتلي إلى رسم بياني لتدفق الإشارات هي تحديد إشارات النظام. ثم يتم تمثيل هذه الإشارات كعقد في الرسم البياني لتدفق الإشارات. يعد تحديد العقد الأولى لكل إشارة في النظام ورسمها أمرًا بالغ الأهمية في عملية التحويل هذه. بعد ذلك، قم بتوصيل هذه العقد بفروع تمثل وظائف نقل النظام، مع ضمان تصوير اتجاه تدفق الإشارة بدقة.

على سبيل المثال، في مخطط كتلي يحتوي على حلقات تغذية مرتدة متعددة:

1. ابدأ بإنشاء عقد لكل إشارة داخل حلقات التغذية الراجعة.
2. قم بربط العقد بالفروع التي تلتقط وظائف النقل واتجاهاتها. يتم دمج العلامات السلبية عند الوصلات التجميعية في الرسم التخطيطي الكتلي في وظائف النقل داخل الرسم البياني لتدفق الإشارة.

تتضمن الخطوة الأخيرة في تحويل المخططات الكتلية إلى رسوم بيانية لتدفق الإشارات تبسيط الرسم البياني. ويتم تحقيق هذا التبسيط من خلال التخلص من الإشارات الوسيطة التي لها فرع واحد فقط للوارد وآخر للصادر، مما يقلل من تعقيد الرسم البياني ويجعله أسهل للتحليل.

بمجرد إنشاء رسم بياني لتدفق الإشارة، يمكن تطبيق قاعدة ماسون لحساب دالة نقل النظام. ويتضمن ذلك:

1. تحديد جميع المسارات الأمامية الممكنة من عقدة الإدخال إلى عقدة الإخراج وحساب مكاسبها.
2. تحديد جميع الحلقات ومكاسبها، وتحديد الحلقات غير المتلامسة.
3. Δ_k وحساب Δ باستخدام سلسلة متناوبة من مجموعات مكاسب الحلقة ومكاسب الحلقة غير الملامسة. يتم حساب Δ_k عن طريق استبعاد مكاسب الحلقة المتقاطعة مع المسار الأمامي k^th.
4. استبدال هذه القيم في قاعدة ماسون للحصول على دالة النقل.

من خلال تحويل المخططات الكتلية إلى رسوم بيانية لتدفق الإشارة، يمكن تحليل أنظمة التحكم بكفاءة أكبر، والاستفادة من النهج المنهجي الذي توفره قاعدة ماسون لتحديد وظائف النقل.