مقدمه ای بر نمودار جریان سیگنال در مهندسی

نمودار جریان سیگنال (SFGs) یک تکنیک پایه برای تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم های مهندسی پیچیده است.آنها ارائه یک نمایندگی جمع و جور، بصری از معادلات خطی جبری، نشان می دهد که چگونه سیگنال ها از طریق اجزای متصل به هم، که در ابتدا توسط کلود شانون و بعدا توسط JLT ماسون توسعه یافته است، SFGs به ویژه در سیستم های کنترل، شبکه های الکتریکی، دینامیک مکانیکی و حتی حرفه ای از پردازش سیگنال ساده سازی شده است.

درک نمودار جریان سیگنال

یک نمودار جریان سیگنال شامل (FLT:0) گره ها (که متغیرهای را نشان می دهد) و شاخه های هدایت شده (که نشان دهنده کسب و کار یا رابطه بین متغیرها است) بر خلاف نمودار بلوک، SFGs نیاز به اتصال و مسدود کردن نمادها، نتیجه در یک پاک کننده، قوانین نمایندگی اساسی تر از جمله:

  • اتصال سری: دو شاخه در آبشار را می توان با یک شاخه واحد با محصول سود فردی جایگزین کرد.
  • [در این میان] دو گروه از این دو گروه به صورت زیر به یکدیگر متصل می شوند.
  • حذف حلقه برگشت: یک مسیر خود حلقه یا بازخورد می تواند با استفاده از فرمول کاهش یابد: به دست آوردن = رو به جلو / (1 - حلقه باز.

برای مثال، یک بلوک ساده را با ورودی (FLT:0 (x) [FLT: 1] در نظر بگیرید، خروجی و به علاوه سود (FLT:4G (s) با یک حلقه بازخورد، SFG دارای یک نمودار کلی برای به دست آوردن سیگنال (FLT:4G (به همراه با استفاده از طریق تقسیم) است.

منابع آموزشی برای یادگیری نمودار جریان سیگنال

کتاب های Textbook

چندین کتاب درسی معتبر، نمودار جریان سیگنال را در عمق پوشش می دهد. [FLT Control Engineering] توسط Katsuhiko Ogata یک مرجع کلاسیک است، با یک فصل اختصاصی در SFGs و بسیاری از نمونه های حل شده است. [FLT1] کنترل معکوس سیستم های پویا [F:3] نمودار فرانکلین، و ابزار مدرن مدل سازی از جمله یک سیستم سیگنال.

دوره های آنلاین

دوره های گسترده باز آنلاین (MOOCs) ارائه می دهد مسیرهای یادگیری ساختار یافته (FLT:0) {FLT: {FLT:1}، دوره "کنترل ربات های متحرک" از آکادمی گرجستان در SFGs در زمینه بازخورد دولتی توضیح می دهد. [F:3] [F:3 ویژگی های "Damiic و کنترل" دوره های که از MIT کنترل سیگنال های مستقیم را پوشش می دهد.

آموزش های ویدئویی و سری سخنرانی

کانال های YouTube اختصاص یافته به آموزش مهندسی ارزشمند هستند. [FLT:] Douglas - Control Systems Addresss توضیحات روشن و شهودی از نمودار جریان سیگنال را ارائه می دهد، با تمرکز بر چگونگی استخراج آنها از نمودارهای بلوک و توابع انتقال محاسباتی (FLT:2.MATLAB کانال [F:3] آموزش کوتاه در استفاده از افزونه های پردازش اطلاعات آموزشی پلاگین (F4)

ابزارهای Mastering Signal Flow graphs

شبیه سازی و تجزیه و تحلیل نرم افزار

[FLT] [FLT] [FLT] [1] [FLT] [1] استانداردهای صنعت برای طراحی سیستم کنترل، کاربران می توانند نمودار جریان سیگنال را با قرار دادن گره ها و شاخه ها با استفاده از ابزار کنترل سیستم کنترل (LT3) بسته تنظیمات کنترل شده به سیستم های SF3، فعال کنند.

دانلود و ویرایش ابزار

ایجاد نمودارهای SFG برای یادگیری بسیار مهم است. Graphviz یک ابزار بصری گرافیکی منبع باز است که می تواند نمودارهای کارگردانی شده را از توصیف متن ساده تولید کند؛ آن را برای به طور خودکار تنظیم گره های پیچیده SFG بسیار عالی است. [F:2 Geoe [bLT:3] قابلیت های تعاملی و نقشه برداری سریع (در حال حاضر می تواند برای بررسی دقیق سیستم های گرافیکی استفاده کند.

وب سایت های تعاملی و Mobile Apps

[[۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]] [FLT:] [۱] [۱]] درک نظری تقویت می کند، که کاربران می توانند سود حلقه را تنظیم کنند و تغییرات در تابع انتقال را فورا مشاهده کنند؛ Control Systems] [F3] نمونه های جریان سیگنال تعاملی را شامل می شود که شامل تمرینات هدایت شده با استفاده از نرم افزار های پردازش کننده سیم کشی (F4) است.

روش یادگیری عملی برای Mastering Signal Flow graphs

برای دستیابی به تسلط، ترکیب مطالعه نظری با عمل ثابت.با دست دادن SFGs ساده از نمودار بلوک - این باعث می شود شهود در مورد جریان سیگنال و حلقه کار با حداقل ده مشکل که نیاز به فرمول به دست آوردن ماسون: شناسایی مسیرهای جلو، سود حلقه و حلقه های غیر لمسی استفاده از روش گام به گام زیر:

  1. معادلات سیستم را به صورت استاندارد بنویسید.
  2. گره های علامت گذاری برای هر متغیر (به عنوان مثال، ورودی، خروجی، مجموع متوسط)
  3. اضافه کردن شاخه های کارگردانی شده با سود مربوط به ضریب.
  4. تمام مسیر های پیش رو را از منبع به سینک شناسایی کنید.
  5. موفقیت حلقه را برای هر چرخه بسته تکمیل کنید.
  6. مشخص کنید که کدام حلقه ها غیر قابل لمس هستند (نه های مشترک).
  7. تعیین کننده گراف را محاسبه کنید: Δ = 1 - ⁇ (دست آوردهای حلقه) + ⁇ (محصول دو حلقه غیر لمسی) - ⁇ (محصول سه حلقه غیر لمسی) + ... [+]
  8. هر کدام از این موارد را به صورت زیر در نظر بگیرید.
  9. از فرمول ماسون استفاده کنید: T = ( ⁇ ) P / Δ.

نتایج خود را با MATLAB یا پایتون با تبدیل SFG به یک سیستم معادلات (یا با استفاده از تابع بررسی کنید، علاوه بر این، سوالات آزمون گذشته را از برنامه های مهندسی (بسیاری آنلاین هستند) حل کنید تا سرعت خود را بررسی کنید. LT های پیچیده با همسالان در انجمن هایی مانند Engining Stack [F:1 یا Reddit [F کنترل کننده]

موضوعات پیشرفته و برنامه های کاربردی

نمودار جریان سیگنال در تجزیه و تحلیل ایالتی-Space

یکی از قدرتمند ترین کاربردهای SFGs در تبدیل نمودار بلوک به نمایندگی از فضای دولتی است.با برچسب گذاری خروجی های integrator به عنوان متغیرهای دولتی و معادلات نوشتن به طور مستقیم از نمودار، مهندسان می توانند نمونه های A، B، C و D matrices را به طور سیستماتیک استخراج کنند. این تکنیک به ویژه برای سیستم های چند خروجی (MIMO) مانند Textf (F) و سیستم های کنترل دقیق (کنترل معکوس:

سیستم های کنترل دیجیتال

در سیستم های زمانی گسسته، SFG ها سود و عناصر تاخیر (به عنوان ، شاخه] همان فرمول به دست آوردن ماسون اعمال محاسباتی سریع از انتقال ابزار که به کنترل کننده های ابزار مهم کمک می کند، اعمال می کند.

شبکه های مکانیکی و الکتریکی

SFG ها محدود به کنترل نیستند – آنها در تجزیه و تحلیل شبکه های مکانیکی (سیستم های بزرگ و بهار) و مدارهای الکتریکی ظاهر می شوند، به عنوان یک SFG ظاهر می شوند که ولتاژها و جریانها به گره تبدیل می شوند و عدم بهره برداری به سود شاخه تبدیل می شوند.این نمایندگی یکپارچه به مهندسان کمک می کند تا آنالوگ بین دامنه های فیزیکی مختلف را ببینند.

یادگیری ماشین و شبکه های بیزی

در حالی که نه گراف جریان سیگنال سنتی، هدایت یک گراف چرخه استفاده شده در یادگیری ماشین (به عنوان مثال، مدل های گرافیکی احتمالات) شباهت های ساختاری را به اشتراک می گذارند. درک SFGs می تواند انتقال به شبکه های zi را کاهش دهد، که در آن گره ها متغیرهای تصادفی را نشان می دهند و لبه ها وابستگی های مشروط را نشان می دهند.

نتیجه گیری

نمودار جریان سیگنال یک ابزار متنوع و شهودی برای مهندسان کار با سیستم های خطی باقی می ماند.با استفاده از ترکیبی از کتاب های درسی، دوره های آنلاین، سخنرانی های ویدئویی و نرم افزار تعاملی، زبان آموزان می توانند درک عمیقی از نظریه SFG و برنامه های کاربردی عملی آن، ورزش منظم در طراحی، کاهش و تأیید SFG ها - هر دو با دست و از طریق شبیه سازی - تکنیک های تحلیلی ضروری برای کنترل مدار، و پردازش ساده، و مهندسی، و مهندسی، و مهندسی پردازش پردازش پردازش پردازش سیگنال، و مهندسی، و مهندسی، می تواند سرعت پردازش ساده را تقویت کند.

[در این باره] [و [از این رو] [[[۱]]] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۳]