Теория автоматического управления (ТАУ) – более широкое понятие по сравнению с теорией автоматического регулирования.
ЛЕКЦИЯ№1
I. Основные понятия теории автоматического управления
Автоматизация производственных процессов во всех отраслях промышленности является одним из самых прогрессивных направлений современной науки и техники. Автоматизация обеспечивает повышение производительности труда, улучшение условий работы, повышение качества выпускаемой продукции и, как следствие, снижению материальных и энергетических затрат.
Поскольку развитие науки и техники привело к применению процессов, происходящих настолько быстро, что человек не успевает управлять ими, то автоматическое управление оказывается наиболее точным, быстродействующим, надежным и экономически оправданным.
Для автоматизации любого, в том числе и химико-технологического процесса необходимо знать теорию и принципы работы систем автоматического управления, а так же устройство и принцип действия отдельных элементов технических средств, из которых состоят системы автоматического управления (САУ).
Теория автоматического управления (ТАУ) является наукой, которая опирается на сложный математический аппарат в решении линейных и нелинейных дифференциальных уравнений. При этом точные методы решения известны не для всех классов дифференциальных уравнений. Трудами ученых многих стран мира разработаны различные методы, упрощающие решение этих сложных задач. Они помогают упростить решение, но при этом, делают его менее наглядным. Широкие возможности современной вычислительной техники и методов математического моделирования позволили практически исключить необходимость в трудоемких процедурах нахождения аналитических решений дифференциальных уравнений.
|
|
|
Терминология
| Алгоритм функционирования | - совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнению технического процесса в каком-либо устройстве или совокупности устройств (системе). |
| Алгоритм управления | - совокупность предписаний, определяющая характер воздействий извне на управляемый объект с целью выполнения им заданного алгоритма функционирования. |
| Автоматика | - отрасль науки и техники, охватывающая теорию автоматического управления, а также принципы построения автоматических систем и образующих их технических средств. |
| Управление | - процесс осуществления воздействий, соответствующих алгоритму управления. |
| Управляемый объект | - устройство (совокупность устройств), осуществляющее технический процесс, который нуждается в оказании специально организованных воздействий извне для выполнения его алгоритма функционирования. |
| Автоматическая система | - совокупность управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой. |
| Сигнал | - обусловленное (заранее договоренное) состояние или изменение состояния представляющего параметра, отображающее информацию, которая содержится в воздействии. |
| Автоматическая система регулирования | - автоматическая система с замкнутой цепью воздействий, в которой управляющие воздействия вырабатываются в результате сравнения действительных значений управляемой величины с предписанными значениями. |
| Элементарное звено | - искусственно выделяемая часть автоматической системы, соответствующая какому-нибудь элементарному алгоритму. |
| Динамическое звено | - элементарное звено, осуществляющее изменение функциональной зависимости воздействия, подаваемого на вход звена, во времени. |
| Представляющий параметр | - количественный показатель (параметр) несущей величины, изменения которого определяют изменения воздействия, передаваемого этой величиной. |
| Несущая величина | - физическая величина, посредством которой передаётся воздействие. |
| Функциональный блок | - конструктивно обособленная часть автоматической системы, выполняющая определённую функцию. |
| Функциональная структура | - совокупность функциональных блоков и связей между ними, образующая автоматическую систему или её часть. |
| Функциональная схема | - графическое изображение функциональной структуры. |
| Типовое воздействие | - детерминированное воздействие, выбранное с учётом специфики работы системы (наиболее часто встречающиеся или наиболее трудные для отработки). |
|
|
|
|
|
|
Система автоматического управления (САУ) представляет собой совокупность объекта управления и устройства управления (субъекта управления), связанных между собой каналами связи и взаимодействующих в процессе работы для достижения определенной цели управления. Порядок взаимодействия объекта управления (ОУ) и устройства управления (УУ) задается алгоритмом управления.
Рисунок 1
Если процесс управления сводится к автоматическому регулированию или поддержанию на постоянном уровне одного или нескольких заданных параметров объекта управления, то такую систему и называют собственно системой автоматического регулирования (САР) или системой стабилизации.
Если заданная для регулирования величина изменяется по заранее установленной определенной программе, то такую систему называют системой с программным управлением.
|
|
|
Если заданная величина может изменяться по произвольному закону в широких пределах, то такую систему называют следящей.
Если в сложных системах часть операций выполняется автоматически, но человек-оператор участвует в процессе управления и также выполняет часть операций, то такое управление называется автоматизированным.
Теория автоматического управления (ТАУ) – более широкое понятие по сравнению с теорией автоматического регулирования.
Со времён глубокой древности человечество занималось созданием автоматических устройств, предназначенных для облегчения быта, защиты от окружающих опасностей и развлечений. На рубеже нашей эры арабы снабдили водяные часы поплавковым регулятором уровня. В средние века в России был сконструирован автомат в виде фигуры Петра I, встававшей с трона при входе кого-нибудь в комнату. В 1675 г. Гюйгенс встроил в механические часы маятниковый регулятор хода. В это же время применяются центробежные маятниковые уравнители хода водяных мельниц.
Развитие автоматизации химической промышленности связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов и ростом производств, усложнением технологических схем, повышенными требованиями к получаемым продуктам, в том числе экономическими. Процессы химической технологии являются взрыво- и пожароопасными, задействуют агрессивные и токсичные материалы, что приводит к необходимости введения в процесс большого числа точек контроля. Человек, обладая конечной скоростью восприятия информации, не может охватить всю текущую обстановку и быстро принять правильное решение. Это привело к тому, что в настоящее время безопасная и экономически обусловленная эксплуатация современных процессов химической технологии невозможна без автоматизации.
Объект управления (ОУ) может принадлежать как к неживой природе, в частности быть техническим устройством (самолет, станок, ректификационная колонна и т.п.), так и к живой природе (коллектив людей, животное). В свою очередь, само по себе управление, также может осуществляться как человеком (пилот самолета), так и техническим устройством (автопилот).
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 543; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!