Розділ 1 поняття про автоматику та системи управління
1.1. Основні визначення
Автоматика це наука, що вивчає принципи побудови систем управління виробничими процесами без прямої участі людини. Автоматизацією називають комплекс технічних засобів, що замінюють працю людини в управлінні виробничими процесами.
Управління процесом – це цілеспрямована дія на процес (об’єкт управління), яка забезпечує заданий або оптимальний режим його роботи.
Об’єктом управління (ОУ) називають процес, що відбувається в машині, апараті, виробничій дільниці, або виробництві в цілому.
Оптимальний режим роботи об’єкта, тобто, режим, що забезпечує найкращі умови протікання процесу, визначається величинами, які називаються параметрами процесу. Параметрами процесу є, наприклад, температура середовища, тиск в апараті, рівень рідини в ємності т. п..
При роботі об’єкта управління параметр може відхилятись від необхідного (заданого оптимального) значення і тоді, для відновлення його оптимального значення, ним необхідно керувати. В цьому випадку параметр називають регульованою величиною (або змінною).
Процес управління об’єктом складається із ряду елементарних операцій та етапів, до яких відносяться:
одержання інформації про стан процесу;
аналіз отриманої інформації, порівняння існуючої виробничої ситуації із заданою (необхідною);
прийняття рішення про дію на об’єкт (процес) у певному напрямку і оцінка можливості такої дії;
безпосередня дія на об’єкт, тобто, реалізація управління.
Залежно від міри участі людини в управлінні розрізняють такі процеси управління:
ручні управління, в яких функції переробки інформації та безпосереднього управління виконує людина;
автоматизовані, в яких рішення на управління після оцінки ситуації приймає людина, а саме безпосереднє управління виконується технічними засобами;
- автоматичні, в яких процес управління відбувається без участі людини.
Для управління виробничими процесами утворюють системи управління. Системою управління називається сукупність взаємопов’язаних і взаємодіючих елементів, призначених для досягнення певних цілей. В самому загальному випадку (рис.1.1), будь-яка система управління складається з об’єкта управління (ОУ) та управляючого пристрою (УП).
Рис.1.1. Узагальнена схема системи управління
ОУ – це процес, який відбувається у апараті, машині, на виробничій дільниці, в цеху або на виробництві в цілому.
УП - це пристрій, який застосовується для подачі на об’єкт управляючої дії (Ур) згідно з алгоритмом управління. Найбільш поширеним управляючим пристроєм в автоматичних та автоматизованих системах є регулятор, який подає управляючу дію на ОУ через виконавчий механізм (ВМ). ВМ - це пристрій, який безпосередньо реалізує керуючу дію на ОУ (наприклад збільшує або зменшує подачу енергії чи речовини в ОУ, тощо). В системах ручного управління керуючу дію виконує людина-оператор.
Алгоритм управління являє собою сукупність певних правил або залежностей, що однозначно визначають характер дії на об’єкт з метою правильного протікання процесу, наприклад, підтримуванні параметра Х технологічного процесу на заданому рівні. Назва «алгоритм» походить від імені середньоазіатського математика Мухаммеда Бен Муса із м. Хорезма (ал-Хорезмі), який в 9-му столітті написав перший алгоритм - правила виконання
4-х арифметичних дій над багатозначними цифрами.
Відповідно до видів процесів управління, використаних в системах управління, системи також називають автоматизованими або автоматичними.
Автоматичні системи є найбільш досконалими і знаходяться на вищому ступені розвитку.
В той же час, складні системи управління часто не мають простих, однозначних варіантів роботи, в них є високий рівень невизначеності. Наприклад, потрібно спочатку відшукати потрібний режим роботи, а потім його підтримувати. Цю операцію виконує людина (оператор) в автоматизованих системах, використовуючи інформацію від технічних засобів про стан об’єкта.