Автоматизация. Автоматические и автоматизированные САУ. Классификация систем

Автоматизация

А – комплекс технических мероприятий, обеспечивающих частичное или полное исключение участие человека.

Линейные системы

Л.с. – системы, которые работают непрерывно во времени и состоят из элементов, имеющих линейную статическую характеристику. (Водопровод)

Нелинейные системы

Н.л.с. – имеют элементы, имеющие характеристику нелинейной или релейной. (Световая система)

Дискретные системы

Д.с. имеют дискретную зависимость от времени (непрерывную) и в их составе присутствуют дискретные элементы. (Электронные часы)

Управление каким-либо объектом – это процесс воздействия на него с целью обеспечения требуемого течения процесса в объекте или требуемого изменения его состояния. Основой управления является получение и обработка информации о состоянии  и внешних условиях работы ОУ и для определения воздействий, которые необходимо приложить к объекту, чтобы обеспечить достижение цели управления.

Взаимодействие УУ и ОУ осуществляется в соответствии с избранным алгоритмом управления.

Под алгоритмом управления понимают совокупность правил, в соответствии с которыми УУ вырабатывает сигналы управления для ОУ с целью достижения цели управления.

САУ делят на: Автоматические и Автоматизированные.

В автоматизированных САУ человек исключается из управления частично, в автоматических полностью.

Автоматическая – система управления ядерным реактором.

Автоматизированная – хлебозавод; станок.

 В процессе управления состояние системы изменяется. Параметры системы, которые характеризуют состояние процессов в системе называют координатами процесса. СУ и их процессы являются многоплановыми и моногоаспектными. В процессе управления координаты системы должны находится в заданных границах. При выходе за границу процесс управления нарушается и результатом становится брак.

Задача удержания параметров системы в заданных границах является задачей ТАУ. Состояние ОУ характеризуется выходной величиной у. В общем случае выходных величин может быть несколько, тогда общая выходная величина определяется вектором, учитывающим все составные выходные величины. Входное (задающее) воздействие содержит информацию о требуемом значении выходной величины, т.е. о цели управления.

Система с компенсацией возмущений

При возрастании величины возмущения или кол-ва возмущений в разомкнутой системе выходная координата отклоняется до такой степени, когда работоспособность системы уменьшается. Для восстановления работоспособности системы в неё вводят устройства компенсации возмущения.

УКВ – устройство компенсации возмущений

Д – датчик, измеритель возмущений

ВУ – вычислительное устройство

На ОУ действует 2 сигнала, позволяя компенсировать возмущающее воздействие.

При построении схемы компенсации возмущающее воздействие из группы воздействий, действующих на систему, выбирается то, которое оказывает наиболее существенное влияние на работу системы.

 При построении системы по принципу компенсации необходимо выявить законы зависимости управляемой величины от величины возмущения.

Частным случаем системы управления является система регулирования.

При управлении

При регулировании

В зависимости от характера задающего воздействия системы делят на системы стабилизации, системы программного регулирования, и следящие системы.

В системах стабилизации задается воздействие постоянно. В системе программного регулирования задающее воздействие изменяется по заранее заданному закону. В следящих системах задающее воздействие изменяется, но закон изменения заранее неизвестен, т.е. задачей системы является обеспечение слежения выходной величины объекта за изменяющейся входной величиной так, чтобы поддерживать равенство .    

Стационарные системы.

Это системы, все параметры которых изменяются во времени, но постоянными остаются коэффициенты диф. уравнений.

Нестационарная система – система с переменными коэффициентами диф. уравнений.

Системы непрерывного действия состоят из звеньев непрерывного действия, т.е. выходная величина изменяется плавно при плавном изменении входной.

Система дискретного действия – система, содержащая хотя бы одно дискретное звено, т.е. выходная величина, изменяется скачком при плавном изменении входной величины.

Адаптивная система обладает свойством приспосабливаться к изменению внешних условий работы, а также улучшает свою работу по мере накопления опыта.

Неадаптивная система – система, которая имеет постоянную настройку.

Каждую систему характеризует 3 основных положения:

- устойчивость

- Качество

- Точность

Устойчивость систем – свойство систем возвращаться в установившееся состояние после того, как она была выведена из этого состояния каким-либо возмущением.

Качество работы управления характеризуется тем, на сколько процесс управления близок к желаемому и количественно качество управления определяется критерием качества, которое выбирается в соответствии с целью управления.

Точность управления характеризуется погрешностью сист. в установившихся режимах, т.е. величиной статических и динамических ошибок, величиной сист. и длительностью переходного режима.

2.  Система программного управления

Они отличаются от систем стабилизации целью задатчика. Для систем стабилизации управляющий сигнал постоянен; для программного управления меняется по заранее заданной программе.

Возможно 2 способа задания управляющего сигнала.

1)  Задающее воздействие является функцией времени

2)  Задающее воздействие является функцией координат

Первый способ применяется для систем управления температурой, давлением, расходом.

Второй способ в электромеханических системах.

3. Следящие системы

В них закон изменения задающего воздействия заранее неизвестен, поэтому чаще всего следящие системы бывают многоуровневые, имеют в составе большое кол-во измерительных устройств и программы управления имеют много ветвлений.

4. Системы управления с поиском экстремума

Система управления, результатом действия которых является достижение экстремального значения управляемой координаты, называется система управления с поиском экстремума. (Телевизор с авто настройкой каналов)

5. Системы оптимального управления

Система, обеспечивающая наилучшие показатели в условиях воздействия многих факторов называется система оптимального управления, а само управление оптимальным.

УУ в таких системах выполняется только на ЭВМ. При решении задачи оптимизации ставится цель управления, выделяется оптимизирующий параметр и формируется показатель, который называется критерием оптимальности.

Закон регулирования