13. Основные понятия систем управления и автоматизации. Постановка задачи управления и регулирования.

При определения некот. объекта как системы предполагается наличие: 1) объекта (системы), сост. из множества элементов и их свойств, кот. рассматриваться, как единое целое благодаря связям между ними и их свойствами; 2) исследователя и, выполняющего любую целенаправленную деятельность; 3) задачи решения кот. исследователь определяет некоторый объект как систему; 4) языка, на кот. исследователь может описать объект, свойства его элементов и связи.

Элементы ‑ это части или компоненты системы, условно принятые неделимыми.

Свойства ‑ качества позволяющие, описать систему и выделять ее среди других систем.

Связи ‑ это то, что соединяет элементы и свойства.

Целостность системы проявляется в том, что ее свойства могут качественно отличаться от свойств составляющих элементов.

система ‑ это не сумма составляющих ее частей, целостное образование с новыми свойствами, которыми не обладают ее элементы.

Моделью системы называют отображение определенных характеристик объекта с целью его изучения. центральной проблемой моделирования является разумное упрощение модели, т.е. выбор степени подобия модели и объекта.

Любой целенаправленный процесс — организованную совокупность операций, которые условно можно разделить на две группы: рабочие операции и операции управления.

Рабочие операции ‑ это действия, необходимые непосредственно для выполнения процесса в соответствии с природой и законами, определяющими ход течения процесса.

Для достижения цели процесса рабочие операции должны организовываться и направляться действиями другого рода ‑ операциями управления. Совокупность операций управления образуют процесс управления. В структурном аспекте любую систему управления можно представить взаимосвязанной совокупностью объекта управления и управляющего органа

Обобщенная структура системы управления

Объект управления — открытую систему, находится в дин. взаимодействии с внешней средой. Влияние внешней среды на объект управления носит неконтролируемый характер и выражается в случайном изменении его состояния. Задачу управления: найти такие вектор управления и вектор состояния, которые обеспечат достижение цели управления, согласно какого-то критерия управления.

На практике достижение точного значения цели управления обеспечить трудно. Достаточно, чтобы модуль разности между достигнутым значением показателя цели управления J^k и значением J не превышало некоторое значение заданной величины 

задачу управления: найти и реализовать функциональную зависимость (алгоритм управления) _,обеспечивающих наилучшее приближение к заданному значению критерия управления.

Задача упрощается, если цель управления задается как вектор желаемого состояния х*(t), т.е. план и программа управления известны и могут быть сообщены системе заранее. Критерий управления формулируется следующим образом

(1)

Это частный случаем задачи называется задачей регулирования. Строго задача регулирования формулируется следующим образом: полагая заданным х*(t), найти закон регулирования _,который обеспечивает экстремум критерию (1)

Процесс управления условно можно разбить на совокупность следующих функций:

‑ планирование и определение программы управления;

‑ контроль;

‑ формирование управляющих воздействий или принятия решения;

‑ реализаци управляющего воздействия или решения.

Определение программы управления заключается в выработке траектории решения системы х*(t) в пространстве параметров его состояния.

Контроль состоит в измерении значений компонентов вектора состояния х(t) и определении вектора ошибки  (t).

Формирование управляющего воздействия (принятия решения) заключается в определении значений управляемых переменных, приводящих объект управления в желаемое состояние.

Реализация управляющих воздействий ‑ это непосредственно физическое воздействие на объект управления.

Функциональная схема системы управления

Схема системы регулирования

16. Фильтрация: -- жидких систем. Объект управления – барабанный вакуумфильтр. Условие – обеспечение min влажности осадка. Устройство регулирования – для обеспечения определенного уровня суспензии в ванне. Регулирующее воздействие – изменение расхода суспензии.

С ерьезная опасность при работе – прорыв фильтровальной ткани (будет теряться целевой продукт). Для предотвращения—устанавливают датчики мутности фильтра, устройства сигнализации и защиты, датчик перегрузки электродвигателя барабана.

Контролю подлежат расходы суспензий и фильтрата, уровень жидкости в ванне, разрежение в вакуум-линии, перепад давления до и после фильтровальной ткани, мутность фильтрата, мощность электродвигателя.

Важный параметр – толщина осадка.

Газовых систем: Объект управления – рукавный фильтр с импульсной продувкой.

Р укавные фильтры – для полной очистки газа от вредных в-в, являющихся ценным продуктом, поэтому показатель эффективности – конц-я твердого в-ва в газе на выходе из фильтра, а цель управления – поддержание его на заданном уровне. Процесс аналогичен предыдущему. Сложности – отсутствие концентратомеров пыли. Поэтому регулируют перепад давления в камере загрязненного и очищенного газа. Регулировать можно изменением массы пыли, осевшей на фильтровальной ткани. Кроме датчика перепада давления – по жесткой временной программе. Контролю и сигнализации подлежат – Тем-ра загрязненного газа, давление сжатого воздуха и перепад давления. При критических значениях перепада давления – срабатывает устройство защиты, отключающее рабочий фильтр и включающий резервный. Контролю подлежит расход газового потока.

Мокрая очистка газов: Объект управления – форсуночная труба Вентури, в которой жидкость под небольшим давлением попадает через распылитель, установленный параллельно газовому потоку, движущемуся с большой скоростью. Движение газа в трубе – как движение газа через слой капель жидкости со скоростью, равной относительной скорости фаз. Следовательно, конечная конц-я пыли зависит от числа и размера капель, определяющих качество фильтра, и от расхода газа. Жидкость дробится на капли в трубе 2 раза: на крупные – при истечении жидкости из форсунок и на более мелкие – под действием энергии газа. Диаметр капель после форсунки при распыливании жидкости в газе зависит от геометрических размеров форсунки и давления жидкости.

Движущая сила процесса – перепад давления на трубе, поэтому его стабилизация обеспечивает качественную дисперсность распыла, постоянство расхода газа. Для эффективного применения трубы – нужно регулировать давление жидкости перед форсункой и перепад давления газа. Сигнализация – предельное значение перепада давления. Контроль – расход ж-ти и газа.

Электрическая очистка газа: на примере сухого Эл.фильтра.

Параметры от которых зависит конц-я пыли на выходе: напряжение питания, нагрузка, температура газа, радиус частиц, давление газа, влажность, удельное эл. Сопротивление. Контроль – расход, температура и влажность газа, напряжение и сила тока, температура масла трансформаторно-вычислительного блока.