87

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

История и методология автоматизации и управления министерство образования российской федерации

______________________________________________________

ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ МАГИСТРОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

«Автоматизация технологических процессов и производств»

УДК 62.50

ББК 32.973.2

Г 477

Гильфанов К.Х. История и методология автоматизации и управления

: Учеб. пособие. Казань: Казан.гос. энерг. ун-т, 2007.

Изложены вопросы автоматизации процессов управления и истории развития автоматического регулирования и теории автоматического регулирования и управления. Рассмотрена методология разработки (расчет и исследование) систем автоматического регулирования и управления. _________________________________

Рецензенты

Предисловие

Учебное пособие написано в соответствии с программой курса "История и методология автоматизации и управления" учебного плана для магистров, обучающихся по специальности 220200.68 - Автоматизация и управление и специализирующихся в дальнейшем в области автоматизации технологических процессов.

Автоматизация является мощным технико-экономическим и социальным фактором. Внедрение встроенных систем автоматического регулирования и управления с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ, применение промышленных роботов позволяют создавать высокопроизводительные качественные установки, современные цеха и заводы, привлекательные для трудоустройства специалистов.

Пособие состоит из двух разделов. Первый раздел посвящен истории развития автоматизации технологических процессов и теории автоматического регулирования и управления, а второй - методологии разработки систем автоматического регулирования и управления.

Изложенный материал носит обзорный характер. Во втором разделе приводятся методы расчета систем автоматического регулирования и управления, а также описание этапов создания АСУ ТП. Показано, каким образом элементы и устройства систем автоматического регулирования и управления объединяются в системы, удовлетворяющие заданным техническим требованиям.

Изложение материала пособия предполагает, что студенты знакомы с элементами автоматики, измерительной и электронной техникой, электротехникой, основами теории автоматического регулирования, матричной алгебры и теории дифференциальных уравнений.

Учебное пособие может представлять интерес для студентов, изучающих курсы "Основы автоматики и автоматизации технологических процессов", "Теория автоматического регулирования и управления".

Введение

Для управления технологическими процессами, начиная со времени зарождения этой области техники в древности и до начала 60-х годов XX столетия, применялись в основном простейшие механические, пневматические или электрические регуляторы, расчет которых основывался на линейных одномерных моделях.

Более сложные системы управления практически отсутствовали из-за ограниченных возможностей технических средств, высокой стоимости, отсутствия соответствующей теоретической базы. Однако даже простейшие контуры регулирования хорошо зарекомендовали себя там, где для объектов управления характерны большие или малые постоянные времени, устойчивость в разомкнутом состоянии, подавление возмущений за счет перемешивания сырья в промежуточных емкостях, то есть приблизительно для 80% технологических процессов.

В настоящее время развитие производства привело к преобладанию непрерывных технологических процессов большой мощности со сложными комплексами энергетических и материальных потоков и с жесткими требованиями к качеству продукции, безопасности персонала, сохранности оборудования и к воздействию на окружающую среду, что потребовало создания более совершенных систем управления.

Совершенствование и создание более надежной техники ЭВМ, снижении ее стоимости оправдывает встраивание ЭВМ в системы управления. Такие ЭВМ работают в реальном масштабе времени, причем устройства ввода-вывода информации занимают в среднем 5-10% времени центрального процессора, оставляя остальное время для непосредственной реализации сложных алгоритмов управления.

Следует отметить, что получила развитие современная теория управления, методы которой успешно применяются в авиационно-космической технике. В нее включаются теория оптимального управления, методы идентификации и оценивания состояния процессов, методы построения адаптивных систем, теория дискретных и дискретно-непрерывных систем с цифровыми ЭВМ в контуре управления.