- •1 Введение. Oсновныe сведения об автоматических системах
- •2 Производственный процесс как объект автоматизации
- •Как технология автоматизации вписывается в современный мир
- •Для чего необходимо управлять технологическим процессом?
- •Тп (технологический процесс) как объект управления
- •3 Основные критерии управления
- •4 Система управления
- •5 Приложения технологии автоматического управления
- •6 Классификация элементов автоматики
- •Датчики
- •Усилители
- •Программируемые логические контроллеры (plc)
- •Структура ввода/вывода между процессом и управляющим элементом.
- •7 Современные тенденции автоматизации производства
- •2 Идея "передающего элемента"
- •Линеаризация физических систем
- •Принцип суперпозиции
- •Свойство гомогенности
- •3 Порядок линейной системы
- •4 Управляемая система (controlled system) Что такое управляемая система?
- •5 Сигналы
- •Математическое представление сигналов
- •Дельта-функция (функция Дирака)
- •Синусоидальный (гармонический) сигнал
- •6 Выходной ответ системы (step response)
- •7 Типичные ответы на входное ступенчатое изменение технических систем с различными характеристиками
- •2 Примеры управляемых систем (объектов управления)
- •3 Характеристики объектов и систем автоматического управления Статические характеристики элементов
- •Свойство инерции
- •4 Модели элементов и систем управления Основные модели
- •Статические характеристики
- •Работа системы в статике
- •Линеаризация нелинейной статической характеристики
- •5 Временные характеристики. Основные динамические характеристики
- •5 Временные характеристики. Основные динамические характеристики
- •Определение параметров передаточной функции объекта по переходной кривой
- •6 Приближенные динамические модели инерционных статических объектов управления
- •7 Классификация типовых динамических звеньев
- •1) Усилительное звено (пропорциональное)
- •2) Интегрирующее
- •2.1) Идеальное интегрирующее
- •3) Дифференцирующее.
- •3.1) Идеальное дифференцирующее
- •3.2) Реальное дифференцирующее
- •4) Апериодическое (инерционное)
- •5) Запаздывающее
- •6) Звенья второго порядка
- •8 Соединения звеньев
- •1) Последовательное соединение.
- •2) Параллельное соединение.
- •3) Обратная связь
- •1 Разомкнутое (открытое) управление
- •Управление без обратной связи против управления с обратной связью
- •2 Открытый контур управления
- •Разомкнутое (открытое) управление
- •3 Простая измерительная цепь
- •4 Метрологические характеристики измерительных преобразователей
- •5 Обозначения элементов систем автоматики (средств автоматизации)
- •1 Обработка сигналов
- •Виды сигналов
- •2 Преобразование сигналов датчиков в стандартные управляющие сигналы. Преобразователи.
- •Преобразователь давления
- •Преобразователь температуры
- •3 Стандарты на аналоговые сигналы
- •4 Преобразование аналоговых величин в дигитальные. Оцифровка выходов датчиков Дискретизация сигналов. Преобразование аналоговых и цифровых сигналов. Обработка измерительной информации
- •Устройство обработки сигнала
- •5 Масштабирование
- •Как преобразовать входной аналоговый сигнал в инженерные единицы?
- •Пример цифро-аналогового преобразования
- •Преобразование 12-ти битового сигнала в инженерные единицы
- •Линеаризация величин
- •6 Выбор интервала дискретизации
- •Время преобразования
- •7 Цифровая фильтрация аналоговых сигналов
- •Фильтр аналоговых входов
- •1 Цифровая система управления
- •2 Управление техническим процессом
- •3 Измерительная информация и средства измерений
- •4 Цифровые измерительные системы и их компоненты
- •5 Машинное представление цифровых результатов измерений
- •6 Хранение и передача результатов измерений в цифровых системах
- •7 Общие сведения о промышленных сетях
- •1 Алгоритм управления
- •Определение алгоритма
- •Управление и алгоритмы. Логическая схема понятий
- •Исполнитель алгоритмов
- •2 Свойства алгоритма
- •Линейный алгоритм
- •3 Основные элементы блок-схемы алгоритма
- •4 Алгоритм функционирования асу
- •5 Типовые алгоритмы управления в линейных асу
- •Линейные алгоритмы управления
- •Управление с обратной связью
- •Циклы и ветвления в алгоритмах
- •Системы с программным управлением
- •6 Основные функции, используемые в цифровой технологии Логические элементы
- •Практическое значение алгебры логики
- •1 Основы технологии систем с замкнутым контуром управления
- •2 Что такое технология систем с замкнутым контуром?
- •Определения
- •Что такое управляемая система?
- •Последовательность в этой системе управления
- •Система с замкнутым контуром управления
- •3 Управление с обратной связью (ос)
- •4 Управляемая система (controlled system)
- •5 Контроллер (plc)
- •Выход plc
- •Динамика контроллера
- •Интегральный выход контроллера (I -контроллер)
- •Дифференциальный выход контроллера (d-контроллер)
- •1 Виды управления. Цель управления.
- •Заданное командное управление
- •Прямое (последовательное) управление
- •Управление в контуре обратной связью
- •2 Понятие качества процесса управления
- •Качественные критерии системы управления
- •Оценки качества управления
- •Классификация внешних воздействий
- •3 Показатели качества качества управления асу
- •4 Показатели качества управления асу в установившемся динамическом режиме
- •5 Показатели качества управления асу в переходном режиме
- •Характер затухания переходного процесса
- •6 Прямые показатели качества процесса управления (регулирования) по каналу задания
- •Степень затухания
- •7 Качественные критерии для реакции на помехи. Прямые показатели качества процесса управления по каналу возмущения и шумов измерений
- •8 Что такое устойчивость асу?
- •Основные условия устойчивости
- •9 Причины неустойчивости асу
- •10 Свойства, усложняющие управление
- •Нелинейность процесса
- •3. Изменение условий самого процесса.
- •5. Внутренние взаимосвязи.
- •1 Автоматическое управление с импульсными контроллерами: особенности двухпозиционных и трехпозиционных контроллеров
- •2 Двухпозиционные регуляторы (On-off controller)
- •3 Гистерезис
- •4 Алгоритмы двухпозиционного регулирования
- •5 Процессы управления с двухпозиционным законом
- •6 Виды и логика работы двухпозиционных регуляторов и систем сигнализации
- •Абсолютная (независимая) сигнализация
- •7 Двухпозиционное импульсное управление
- •8 Дополнительные функциональные возможности двухпозиционных регуляторов
- •Недостатки двухпозиционного регулирования
- •9 Трехпозиционные регуляторы Назначение. Принцип работы
- •10 Алгоритмы трехпозиционного регулирования
- •Зона гистерезиса
- •11 Процессы регулирования с трехпозиционным законом
- •12 Система управления с позиционным регулированием
- •1 Повторение. Общие положения Идентификация моделей динамических систем
- •Расчет параметров
- •3 Строение pid - контроллера
- •Pi контроллер
- •1 Выбор параметров pid контроллеров
- •P контроллер
- •Pd контроллер
- •Pid контроллер
- •Топология параллельного pid
- •Алгоритм pid контроллера
- •Определение динамических характеристик объекта регулирования
- •2 Рекомендации по выбору закона регулирования и типа регулятора
- •3 Основные принципы оптимизации для pid контроллеров
- •Время регулирования для различных типов регуляторов
- •4 Методы настройки параметров
- •1. Метод Ziegler-Nichols (Циглера Никольса) - Настройка по процессу двухпозиционного регулирования по релейному закону:
- •Параметры настройки в соответствии с рекомендациями Циглера-Никольса
- •Эксперимент в замкнутом контуре
- •Ручная настройка, основанная на правилах
- •5 Совместимость типа управляемой системы с соответствующим типом контроллера
- •Причины появления времени мёртвой зоны
- •6 Пример настройки в контуре температуры Этап 1
- •Этап 2 Настройка диффференциальной компоненты tD .
- •Этап 3 Настройка интегральной компоненты tI .
- •1 Введение
- •2 Характеристики p, I, d и контроллеров в plc
- •4 Общие рекомендации по разработке pid -регулятора plc
- •Критерий качества регулятора plc
- •5 Выбор интервала дискретизации
- •6 Аспекты программирования Время мертвой зоны (Dead Time)
- •Алгоритмы программирования
- •Единицы контроллера
- •Дифференциальное действие и фильтр
- •7 Использование фильтра сигналов в pid контуре
- •Алгоритм фильтра выхода контроллера (со)
- •8 Адаптивное регулирование
- •9 Нечеткая логика в pid -регуляторах Нечеткая логика, нейронные сети и генетические алгоритмы
- •Нечеткая логика в pid -регуляторах
- •Принципы построения нечеткого pi -регулятора
Интегральный выход контроллера (I -контроллер)
Интегральная составляющая используется, чтобы предотвратить постоянное присутствие этой разницы. Интегральная составляющая выхода добавляет время к выходному воздействию. Например, если разница постоянно присутствует, величина управляющего воздействия продолжает расти, т.к. она зависит от суммы времён. Наоборот, если величина управляющего воздействия растёт, то величина отклонения падает. Процесс продолжается, пока разница не станет равной нулю.
Дифференциальный выход контроллера (d-контроллер)
Дифференциальная составляющая оценивает скорость изменения отклонения системы. Она ещё называется дифференцированием разности. Если скорость изменения отклонения увеличивается быстро, управляющее воздействие будет большим. Величина управляющего воздействия должна быть только, когда есть изменение отклонения во времени.(т.е. время дифференцирования д.б. маленьким).
PID контроллер - простейшая реализация ОС. Он обладает способностью уменьшить остаточное отклонение через интегральную составляющую, и предусмотреть будущее через дифференциальную. PID и PI достаточны для многих процессов. PID часто используется вместе с логикой, последовательностными функциями, функциональными блоками для построения автоматизированных систем в энергетике, транспорте.
Предположим, что выход растёт, когда вход растёт. Принцип ОС:Возрастание входа, когда ошибка + и убывание, когда отрицательна. Это отрицательная ОС, т.к. вход противоположен выходу. PID это более общая форма ОС. Когда ошибка маленькая, PV стремится к SP.
Практически все PID регуляторы сейчас основываются на микропроцессорах и имеют возможность настройки.
Качество регулирования - в стандартах ISO9000.
ЛЕКЦИЯ 10
1 Виды управления. Цель управления.
Основная цель управления по замкнутому контуру состоит в том, чтобы приспособить или откорректировать определенные переменные (обычно переменные выхода технических процессов) к заданным опорным переменным. Переменные, которые нужно управлять (регулируемые переменные) должны, с одной стороны, следовать за любыми изменениями опорных переменных настолько гладко, насколько возможно (хорошая реакция на изменения установок), и, с другой стороны, быть настолько устойчивыми, насколько возможно ,к помехам, воздействующим на процесс (хорошая реакция на помехи). Имеется различие между заданным командным управлением и последовательным или прямым управлением.
Главная задача систем регулирования состоит в том, чтобы стабилизировать параметры процесса на заданном уровне при воздействии внешних возмущающих воздействий, действующих на объект управления. Этим занимаются системы автоматической стабилизации. Другой не менее важной задачей является задача обеспечения программного перехода на новые режимы работы. Решение этой проблемы осуществляется с помощью той же системы стабилизации, задание которой изменяется от программного задатчика.
Заданное командное управление
Если выходная переменная процесса должна быть установлена на фиксированном уровне, который остается постоянным в течение времени, такой процесс определяется как команда заданной величине - командное управление. Примером этого в технике может служить попытка сохранять скорость машины на постоянном заданном уровне.