Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции Введение. Сущность проблем автоматического управления

Целенаправленные процессы, выполняемые человеком, представляют собой организованную упорядоченную совокупность действий– рабочие операции и операции управления.

К рабочим операциям относятся те операции, которые непосредственно необходимы для реализации технологического процесса (например, снятие стружки с детали, подача топлива, перемещение грузов).

К операциям управления относятся те операции, которые необходимы для правильного и качественного выполнения рабочих операций.

Говорят, что операции управления направляют рабочие операции. Операции управления определяют очерёдность следования рабочих операций: траекторию движения резца по поверхности детали, подачу топлива в топку, регулирование подачи и т.д.

Замена труда человека в рабочих операциях – механизация.

Замена труда человека в операциях управления – автоматизация.

Функции систем автоматизации:

1. Автоматический контроль переменных технологического процесса

2. Автоматическая сигнализация

3. Автоматическая защита

4. Автоматическая блокировка

5. Автоматическое регулирование и управление

Совокупность технических средств, необходимых для реализации технологического процесса называется объектом управления (технический объект управления).

Совокупность средств автоматизации и объекта управления образует систему управления.

Рис.1

Системы, в которых все операции управления выполняются с помощью технических устройств, называются автоматическими системами.

Системы, в которых часть операций управления выполняется техническими устройствами, а другая часть операций управления выполняется с участием человека – автоматизированными системами управления (АСУ).

Для разработки системы управления нужны знания двойного рода:

• Во-первых, нужны знания технологического процесса, его особенностей, знание технического оборудования

• Во-вторых, необходимы знания методов и общих принципов управления для самых разнообразных объектов и систем.

Знания первого рода позволяют определить:

- что и как следует изменить в объекте управления, чтобы получить требуемый результат;

- какие переменные и в каких точках следует измерить;

- в каких точках и как воздействовать на объект.

Необходимость в автоматическом управлении возникает из-за того, что нормальный ход технологического процесса всегда нарушается вследствие действия различных возмущений.

Рис.2

Пример: Тепловой режим зданий (ТРЗ)

Рис.3

,

F – некоторый оператор, который позволяет по u( ) и z( ), вычислитьx( );

u( ) – управляющие переменные;

z( ) – возмущающие компоненты.

Частный случай оператора – простая функция:

ЕслиоператорFявляется простой функцией, то объекты управления называются статическим объектом управления (безинерционным).

У статических объектов выходные величины мгновенно реагируют на изменения в управлении возмущений.

Реальные объекты ( динамические) , как правило, обладают большой инерцией, т. е. выходные величины объекта не мгновенно реагируют на изменения в управлении возмущений.Такие инерционные объекты управления описываются дифференциальными, интегральными, разностными уравнениями.

Алгоритм функционирования объекта задает заданные (желаемые) значения выходных величин объекта,

– алгоритм управления разрабатывается на основе заданного алгоритма функционирования объекта и свойств объекта управления и управляющего устройства.