Характеристики технических средств автоматизации.

Технические средства автоматизации обеспечивающие реализацию систем регулирования можно разделить на две группы:

- аналоговые

- цифровые

К основным характеристикам первой группы технических средств автоматизации относятся:

1. Возможность реализации только простых алгоритмов регулирования

2. низкая надежность, громоздкость

3. использование только серийно выпускаемой аппаратуры

4. использование специальных приборных решений

Анализ характеристик указывает на ограниченные возможности аналоговых технических средств автоматизации, существенно сужающие область их использования не позволяя реализовать более совершенные алгоритмы управления. Использование цифровой вычислительной техники обладает рядом преимуществ:

1. возможность автоматизации синтеза систем (системы САПР)

2. моделирование результатов синтеза, что позволяет проверить качество разработанной системы и при необходимости улучшить его (скорректировать)

3. возможность разработки и использования высокоэффективных и высокоточных алгоритмов управления

4. цифровая вычислительная техника позволяет запрограммировать практически любой алгоритм управления

5. усложнение алгоритма цифровой вычислительной техники практически не влияет на надежность контура управления, а значит увеличения числа аналоговых блоков в контуре многомерной системы

6. оперативное изменение не только настроек и законов управления, но и структуры самой системы в зависимости от сложившейся производственной ситуации и плановых заданий

7. расчет управляющих величин по косвенным переменным в случаях невозможности их прямого изменения. Таким образом использование средств цифровой вычислительной техники в условиях повышения требований, ведению технологического процесса, а также развитие и широкое внедрение средств цифровой вычислительной техники открывают значительные возможности для построения систем управления.

Однако, методы проектирования подобных систем отличаются от классических методов применяемых при анализе и расчете систем непрерывного типа, это связано с тем, что основой математического аппарата проектирования цифровых систем управления являются разностные схемы (конечно-разностные уравнения), которые заменяют дифференциальные и интегрально-дифференциальные уравнения, описывающие непрерывные системы.

Схема (порядок) расчета обыкновенных линейных систем регулирования.

Рис. 2.1

1. Техническое задание (ТЗ) на разработку АСР состоит из двух частей:

   1. Указание и описание ТП (объекта), которым предстоит управлять

   2. Указание критериев и функций, которые должна обеспечивать и реализовывать система регулирования

Критерий управления – это технический, технологический или технико-экономический показатель, характеризующий качество работы системы управления в целом и принимающий числовые значения в зависимости от подаваемых на объект управляющих воздействий.

2. В результате исследования ТП определяются управляемые величины, управляющие воздействия, возмущения, наличие и степень влияния на качество управления нестационарности статических и динамических свойств объекта. При этом количество управляемых величин должно быть минимально, но обеспечивать полное представление о ходе процесса.

3. Этап составления математической модели ОУ, включая :

   1. Задание топологии взаимосвязей процесса между входами и выходами

   2. Определение структуры (порядка) и параметров операторов этих взаимосвязей (разностных уравнений)

   3. Проверка адекватности полученной математической модели реальному ОУ

4. При разработке управляющей части АСР выполняются следующие этапы:

   1. Выбирается и разрабатывается одна или несколько схем ЦСУ, а также структуры управляющих алгоритмов (регуляторов и компенсаторов)

   2. На основе математической модели объекта и заданных критериев качества рассчитываются оптимальные характеристики регуляторов и компенсаторов известных структур. По результатам исследований из предполагаемых вариантов выявляются структуры (порядки) регуляторов и компенсаторов, а также схема ЦСУ, обеспечивающая устойчивость системы, и наилучшее значение критериев качества регулирования.

5. На последнем этапе осуществляется проверка работоспособности спроектированной АСР, включая проверку на устойчивость, а также проверку на различные режимы работы системы, влияние нестационарности и т.д.