Системный подход к проектированию. Описание объекта управления. Общие принципы построения и структура систем управления технологическими процессами.

Объект управления (ОУ) представляют в виде «черного ящика»:

Рисунок 2 – Представление ОУ в виде «черного ящика»

Получение информации о входных и выходных сигналах – трудная задача. Эта задача может быть решена только совместными усилиями заказчика и разработчика системы автоматического управления (САУ). Прежде всего, должна быть решена задача описания входных i и i выходных сигналов управления. Кроме входных сигналов на поведение ОУ влияет множество случайных параметров  i, которые не поддаются изменению. Кроме того, на объект влияют параметры управления U 1 …U m, которые дают информацию разработчику о том, на что может воздействовать система управления. В самом общем случае математическая модель ОУ может быть представлена в виде:

B i= i (1… n, U1…U n, 1…n, 1…n)

R=1, 2…m

На основании анализа зависимость В i от параметров i, Ui, i можно выявить условия, при которых происходит изменение режима ОУ.

Если заказчику необходимо иметь L режимов, то можно составить граф, у которого L вершин и каждой вершине соответствует один из возможных режимов.

Рисунок 3 – Граф возможных режимов работы системы управления.

Пример. Фен для сушки волос. Граф имеет следующий вид:

Рисунок 4 – Граф режимов работы фена.

В этом случае роль управляющих параметров играют устройство включения обдува и устройство включения спирали. Режим 1 соответствует включенному фену. Режим 2 – включен фен и обдув. Режим 3 – включен мотор и спираль.

Эти три режима соответствуют нормальным технологическим состояниям объекта. Но можно создать четвертый режим: мотор выключен, а спираль включена. Этот режим не входит в число допустимых технологических режимов и должен быть запрещен.

После того, как произведено разбиение объекта на блоки, описаны режимы работы всех блоков и построены графы смены режимов, разработчик к выделенным блокам добавляет еще один фиктивный блок, соответствующий будущей системе управления (СУ).

Рисунок 5 – Укрупненная структурная схема СУ.

На систему управления поступает информация о значении параметров I, I и ri, где ri – значения параметров, характеризующих положение регуляторов.

Т.о. разработчик должен определить совокупность точек, с которых в СУ снимается необходимая информация, т.е. это датчики; а также точек, куда подаются управляющие воздействия, т.е. это исполнительные механизмы. Цель управления – обеспечение возможных переходов между режимами, либо поддержание определённого режима.

Накопленные знания об объекте разработчик должен представить в компактной и удобной для дальнейшей работы форме.

Рисунок 6- Укрупнённая диаграмма работы СУ.

На основании анализа информации о значении параметров, поступающих с датчиков, расположенных на объекте, СУ определяет текущий режим работы объекта. Кроме того, на основе этого же анализа и наличии выполненных сигналов по желаемому изменению режима СУ выполняет необходимость в изменении режима объекта и проверяет технологическую необходимость требуемого изменения.

В процессе выполнения программы СУ может, если это необходимо, контролировать реализацию программы и возможность её дальнейшего выполнения.

Общая схема разворачивается разработчиком в последовательность действий, определяемых специфическими особенностями данного ОУ.

Эти действия связаны либо с проверкой подачи определённых команд на ИМ СУ, либо с формированием и передачи команд.

Действия первого типа называются проверками, второго – воздействиями.