1 Билет тау

Теория автоматического управления (ТАУ) — научная дисциплина, изучающая процессы автоматического управления объектами разной физической природы. При этом при помощи математических средств выявляются свойства систем автоматического управления и разрабатываются рекомендации по их проектированию. Является составной частью технической кибернетики и предназначена для разработки общих принципов автоматического управления, а также методов анализа (исследования функционирования) и синтеза (выбора параметров) систем автоматического управления  (САУ) техническими объектами. Задача управления заключается в формировании такого закона изменения управляющих воздействий, при которых достигается желаемое поведение объекта независимо от наличия возмущений.

2 билет Структурная схема простейшей системы управления. Замкнутая В процессе работы система автоматического регулирования сравнивает текущее значение измеряемого параметра Х с задающим воздействием(заданием SP, уставкой) и устраняет рассогласование E (Е=SP-PV). Внешние возмущающие воздействия Z также устраняются регулятором. Например, при регулировании температуры в печи, задающим воздействием (заданием SP) является требуемая температура воздуха, измеряемым и регулируемым параметром X - текущая температура в печи, рассогласованием E является их разница, управляющей величиной Y является напряжение, подаваемое на нагревательный элемент (например, ТЭН). 

Структурная схема за мкнутой системы регулирования

где: SP – задающее воздействие; «задатчик» - ручной или программный задатчик (в частном случае оператор системы управления); X - контролируемый и регулируемый технологический параметр; E=SP–PV - рассогласование; Y - управляющий сигнал; Z - внешние возмущения; ОУ – обьект управления.

3) Структурная схема прстейшей системы регилирования.Разомкнутной система регулирования.

Рис. 2. Простейшая статическая система регулирования: Т1 - входная труба; З - задвижка; Р - рычажная система; П - поплавок; С - сосуд с жидкостью; Т2 - выходная труба.

В простейшей системе регулирования – одноконтурной – в отрицательной обратной связи располагается

регулятор, поэтому встает необходимость знания типовых законов регулирования и выпускаемых на их основе промышленных регуляторов. Типовые законы регулирования изучаются так же, как типовых динамических звеньев, с позиций их динамических характеристик. Необходимо знать особенности, достоинства и недостатки, область применения каждого из типовых регуляторов.

В процессе работы оператор анализирует (визуально) значение измеряемого параметра Х (например, на технологическом индикаторе), и при необходимости, с помощью ручного задатчика, устанавливает необходимое значение технологического параметра Х. Внешние возмущающие воздействия Z также устраняются оператором, вручную. Например, при ручном регулировании температуры в печи, задающим воздействием SP является сигнал с ручного задатчика, измеряемым и регулируемым параметром X - текущая температура в печи, управляющей величиной Y является напряжение, подаваемое с ручного задатчика на нагревательный элемент (например, ТЭН) . 

Структурная схема разомкнутой системы регулирования

где: SP – управляющее (задающее) воздействие; X - контролируемый технологический параметр; Y - управляющий сигнал; Z - внешние возмущения; ОУ – обьект управления.

Разомкнутые системы автоматического регулирования.Системы управления разделяются на разомкнутые и замкнутые системы. Управление по ра-зомкнутому циклу осуществляется без контроля результата.

Рис. 1.2 - Функциональная схема разомкнутой САР

Такое управление называется жестким. Разомкнутые системы применяются для стабилизации и программного управления. Здесь ЗУ - задающее устройство; У - усилитель; ИУ - исполнительное устройство; g - задающее воздействие; U - управляющее воздействие;Y - выходная величина; F - возмущающее воздействие.

Задающее устройство вырабатывает задающее воздействие g, в соответствии, с которым устанавливается управляющее воздействие U. Управляющим называется воздействие, которое вырабатывает исполнительное устройство (исполнительный элемент). Это воздействие поступает на объект управления и определяет значение выходной величины. На объект управления кроме управляющего всегда действует другое воздействие, называемое возмущающим. Возмущающих воздействий может быть несколько. Возмущающее воздействие нарушает связь между управляющим воздействием и выходной величиной объекта. При постоянном задающем воздействии g изменение возмущающего воздействия F вызывает изменение выходной величины Y. Большинство устройств систем управления являются инерционными.

Рис. 1.3 - Изменение выходных величин объекта при изменении возмущающего воздействия. Нагрузочная характеристика САР

Установившийся режим работы наступает лишь по истечении некоторого времени. В установившемся режиме работы свойства системы можно охарактеризовать с помощью нагрузочной характеристики. Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость выходной величины системы от возмущающего воздействия  . В разомкнутой системе нагрузочная характеристика - это характеристика объекта. Она не зависит от других элементов (усилителя, исполнительного устройства). Любые изменения возмущающего воздействия вызывают изменения выходной величины. Разомкнутую систему можно оценить по величине отклонения выходного сигнала   под влиянием возмущающего воздействия F.

4) Основные термины и определенияя ТАУ: параметр технологического процесса, регулироваемый параметр, объект управления , управления, регулятор. Теория автоматического управления (ТАУ) — научная дисциплина, изучающая процессы автоматического управления объектами разной физической природы. При этом при помощи математических средств выявляются свойства систем автоматического управления и разрабатываются рекомендации по их проектированию. Является составной частью технической кибернетики и предназначена для разработки общих принципов автоматического управления, а также методов анализа (исследования функционирования) и синтеза (выбора параметров) систем автоматического управления (САУ) техническими объектами.

Автоматика — отрасль науки и техники, охватывающая теорию и практику автоматического управления, а также принципы построения автоматических систем и образующих их технических средств.

Управление — процесс на входе объекта управления, обеспечивающий такое протекание процессов на выходе объекта управления, которое обеспечивают достижение заданной цели управления.

Цель — желаемое поведение процессов на выходе объекта управления.

Объекты:

• управляемые

• неуправляемые

Устройство управления — совокупность устройств, с помощью которых осуществляется управление входами объекта управления.

Задающее воздействие g(t) — определяет требуемый закон регулирования выходной величины.

Ошибка регулирования ε(t) = g(t) — y(t), разность между требуемым значением регулируемой величины и текущим её значением. Если ε(t) отлична от нуля, то этот сигнал поступает на вход регулятора, который формирует такое регулирующее воздействие, чтобы в итоге с течением времени ε(t) = 0. Возмущающее воздействие f(t) — процесс на входе объекта управления, являющийся помехой управлению.

Физические величины, определяющие ход технологического процесса, называются параметрами технологического процесса. Например, параметрами технологического процесса могут быть: температура, давление, расход, напряжение и т.д. Параметр технологического процесса, который необходимо поддерживать постоянным или изменять по определенному закону, называется регулируемой величиной или регулируемым параметром. Значение регулируемой величины в рассматриваемый момент времени называется мгновенным значением.

Объект управления — система, в которой происходит подлежащий управлению процесс. Взаимодействие с ОУ происходит через входы (которые являются причинами появления процессов в ОУ) и выходы (которые являются процессами-следствиями)

Управление — процесс на входе объекта управления, обеспечивающий такое протекание процессов на выходе объекта управления, которое обеспечивают достижение заданной цели управления.

Цель — желаемое поведение процессов на выходе объекта управления.

Объекты:

• управляемые

• неуправляемые

Система автоматического управления (САУ) включает в себя объект управления и устройство управления.

Устройство управления — совокупность устройств, с помощью которых осуществляется управление входами объекта управления.

Регулирование — частный случай управления, цель которого заключается в поддержании на заданном уровне одного или нескольких выходов объекта управления.

Регулятор — преобразует ошибку регулирования ε(t) в управляющее воздействие, поступающее на объект управления.