1. Методы и системы управления технологическими процессами в машиностроении.

Управление – это осуществление специально организованного воздействия на техническое устройство, обеспечивающее его правильное функционирование.

Алгоритм – совокупность правил или предписаний, устанавливающих порядок выполнения тех или иных операций.

Управляющее устройство – устройство, осуществляющее в соответствии с алгоритмом управления управляющее воздействие на ОУ.

Объект управления – устройство или совокупность устройств, осуществляющее технический процесс и нуждающееся в специально организованных воздействиях.

Совокупность объекта управления и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой, называют автоматической системой управления.

Задача управления заключается в том, чтобы объект управления в условиях реальной эксплуатации обеспечивал выполнение требуемых функций. Фактическое состояние объекта управления определяется одним или несколькими рабочими параметрами y(t). Чаще всего рабочие параметры представляют собой физические величины: скорость (линейная или угловая), температура, напряжение электрического тока, линейные и угловые перемещения и т.д. В реальных условиях на объект управления оказывают влияние внешние воздействия, которые называются возмущающими f(t). Эти воздействия вызывают изменение внутреннего состояния объекта и как следствие - рабочих параметров. В связи с этим, для выполнения рабочих функций по заданным алгоритмам необходимо на объект управления организовать подачу управляющих воздействий u(t) (рис 1).

Система автоматического управления представлена 2-я основными частями: управляющее устройство (УУ) и объект управления (ОУ).

Для решения этой задачи используются три фундаментальных принципа управления: разомкнутое управление, управление по возмущению (принцип компенсации) и замкнутое управление (принцип обратной связи или управление по отклонению).

Структурные схемы принципов управления представлены на рис 2.

а ) б) в)

Рис 2. Основные принципы управления.

УУ - управляющее устройство;

ОУ - объект управления;

И - измеритель возмущения;

К - корректирующее устройство;

При разомкнутом принципе (рис. 2,а) управляющее устройство вырабатывает сигнал управления u, который поступает на исполнительные элементы объекта управления. На вход управляющего устройства подается сигнал g, представляющий собой задание. Задание задается человеком или специальным задающим устройством. Данный принцип отличается простотой технической реализации, но оказывается малоэффективным при недостаточной информации о характере возмущения.

Для того чтобы учесть характер возмущений в процессе управления объектом применяют управление по возмущению (рис. 2, б). Здесь управляющее устройство вырабатывает сигнал управления u в соответствии с заданием g. Одновременно производится измерение возмущений, действующих на объект, и производится коррекция сигнала управления u’. Полученный в результате коррекции сигнал управления u поступает на объект управления. Данный принцип является более эффективным по сравнению с разомкнутым управлением, при условии, что имеется техническая возможность измерения возмущающих воздействий. Указанное условие ограничивает применение данного принципа.

Принцип замкнутого управления (рис. 2,в) позволяет решить задачу управления при любом характере действующих возмущений.

Важным свойством также является поведение параметров системы во времени.

Если в период эксплуатации параметры являются неизменными, то система считается стационарной, в противном случае - нестационарной. Кроме того, особо выделяются системы с распределенными параметрами, т.е. такие системы, которые содержат распределенные в пространстве элементы, например, длинные электрические линии и т.д.

В зависимости от характера внешних воздействий (задающего и возмущающего) различают детерминированные и стохастические системы. В детерминированных САР внешние воздействия имеют вид постоянных функций времени. В стохастических системах внешние воздействия имеют вид случайных функций.