Автоматические системы управления

АСУ ОБЪЕКТОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

В системе, включающей объекты непрерывного действия (ОНД), между входными и выходными величинами всех элементов существует непрерывная функциональная связь. Выходные величины всех элементов в этих случаях в каждый момент времени определяются значениями входных величин. Зависимость управляющего воздействия от управляемых величин, возмущающих воздействий и времени называется алгоритмом управления.

Существует два основных подхода к анализу управления технологическими процессами: аналитический и экспериментальный. При аналитическом подходе, т.е. при построении математической модели системы, необходимо получить реакцию системы на любое возмущение. Экспериментальный подход обеспечивает более точные результаты при исследовании сложных объектов. Наиболее целесообразным является сочетание аналитических и экспериментальных методов составления математических описаний.

В зависимости от степени определенности связей входных и выходных параметров модели разделяются на детерминированные и статистические. Детерминированные модели описываются дифференциальными уравнениями различной сложности. В статистических моделях соотношения, описывающие их свойства, имеют вид корреляционных и регрессионных соотношений между входными и выходными параметрами объекта.

Математические описания объекта можно выполнить на основании анализа физико-химических закономерностей, протекающих в нем процессов или по результатам исследований.

Решение уравнений позволяет рассчитать и построить переходный процесс, определить численные значения основных параметров объекта: коэффициента усиления, постоянной времени, времени запаздывания. Динамические характеристики объектов управления могут быть получены и экспериментальными методами. Для этого строятся кривые разгона при ступенчатом, импульсивном или гармоническом воздействии на вход объекта.

Для сложных вероятностных многомерных объектов управления планируют и приводят активный или пассивный многофакторный эксперимент. На основании предварительного ознакомления с объектом составляется его априорная структурная схема и планируется активный эксперимент, который сводится к выбору вида воздействия (ступенчатое, импульсное, синусоидальное), амплитуды испытательного сигнала (5-15% его максимума) и числа необходимых опытов. Пассивный эксперимент основан на наблюдении за текущими входными и выходными сигналами при нормальной эксплуатации. Сигналы при этом носят случайный характер.

После составления математической модели объекта управления и определения численных значений его основных параметров формулируются требования к АСУ. Затем в соответствии с задачей управления и требованиями к системе составляет предварительная структурная схема АСУ объектом, в соответствии с которой выбираются отдельные ее элементы. Основным элементом является автоматический регулятор (АР), в состав которого входят чувствительный элемент (датчик), задающее, сравнивающее устройство, автоматическое устройство управления и исполнительный механизм. После выбора элементов системы и определения их уравнений или передаточный функций составляется уравнение динамики АСУ, исследование которого позволяет определить ее устойчивость.

В результате проведения аналитического или экспериментального исследования динамики процесса автоматического управления определяют, удовлетворяет ли система всем составленным для нее требованиям. В случае неудовлетворительной точности, надежности или устойчивости в структуру схемы автоматического управления вносят требуемые изменения. Так, в случае неустойчивости системы - дополнительные последовательные или параллельные корректирующие звенья. Может быть изменена структура АСУ или применены другие методы управления. После вынесения любых изменений структуры автоматическая система должна быть вновь исследована на устойчивость и качество регулирования.

АСУ ОБЪЕКТОВ ДИСКРЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ

Объекты дискретного действия (ОДД) выполняют ряд рабочих операций, которые циклически повторяются в определенной последовательности. При автоматическом управлении такими объектами управляющие устройства осуществляют заданную логическую последовательность включения и отключения исполнительных механизмов (ИМ). Поэтому такие системы называют автоматическими системами логико-программного управления.