1.2.25.05. «Источник теоретического материала»

Тема 3 принципы автоматического управления понятие о процессе управления

Объекты, в которых протекают рабочие процессы, если они самостоятельно не обеспечивают нормального хода процесса, требуют управления ими. Управление — целенаправленная организация соответствующего процесса. Управляемым объектом (УО) называется устройство, осуществляющее технический процесс, нуждающийся в организованных воздействиях извне для точного выполнения его алгоритма функционирования. Алгоритмом функционирования называют совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнению указанного технического процесса. Управляемый объект содержит управляющий орган, через который производится управление процессом. Это управление характеризуется соответствующим алгоритмом. Алгоритмом управления называется совокупность предписаний, определяющая характер воздействий на управляющий орган с целью выполнения заданного алгоритма функционирования. Если воздействие на управляющий орган осуществляет человек, то такое управление называется ручным.

Примером ручного управления может служить процесс управления температурой в помещении. В процессе управления человек получает информацию о задаче управления x_g и результате управления х_к. Затем он производит анализ полученной информации (например, сравнение x_g и х_к) и осуществляет управляющее воздействие х_у, если температура в помещении ниже заданной x_g, то через х_у производится увеличение подачи теплоносителя, и наоборот. Следовательно, для перехода к автоматическому управлению, предполагающему замену человека, необходимо, кроме источника информации о задачах управления и источника информации о результатах управления, предусмотреть устройства анализа получаемой информации, устройства преобразования и исполнительные устройства, воздействующие на управляющий орган (вентиль).

Схема автоматического управления получена путем некоторого преобразования информации x_g, введения блока сравнения, управляющего (усилителя) и исполнительного (двигателя) блоков.

Т аким образом, получили систему автоматического управления, представленную управляемым объектом и совокупностью элементов или блоков, которая объединяется в понятие автоматического управляющего устройства (АУУ).

Схема ручного управления температурой

Автоматическим управляющим устройством называется устройство, осуществляющее воздействие на УО, соответствующее алгоритму управления. Совокупность УО и АУУ и представляет собой автоматическую систему. В этой системе имеются входы — части системы, на которые подается внешнее воздействие; выходы — части системы, которые в соответствии с алгоритмом функционирования воздействуют на внутренние. Кроме того, следует различать: внешнее воздействие — воздействие внешней среды на автоматическую систему; внутреннее воздействие — воздействие одной части автоматической системы на другую; цепь воздействий — путь передачи воздействий; входное воздействие — воздействие, подаваемое на вход (x_g, x_f) выходное воздействие — воздействие, выдаваемое на выходе (x_вых), управляющее воздействие — воздействие управляющего устройства на управляемый объект (Ху); контрольное воздействие — воздействие управляемого объекта на управляющее устройство (x_к); управляемую величину — величину, характеризующую планируемую составляющую выходного воздействия; предписанное значение — значение управляемой величины, предписанное алгоритмом функционирования; действительное значение — значение управляемой величины, соответствующее фактическому состоянию управляемого объекта;

Схема автоматической системы Типовые входные воздействия

задающую величину — величину, характеризующую планируемое входное воздействие на входе; несущую величину — физическую величину, посредством которой передается воздействие (напряжение, давление газа, температура воздуха и т. п.); представляющий параметр — количественный показатель несущей величины (амплитуда, частота, фаза); сигнал — обусловленное (заранее договоренное) состояние или изменение состояния представляющего параметра, отображающее информацию, которая содержится в воздействии (х_вх(t),

х_вых(t) и т.п.).

Входные воздействия зачастую целесообразно представлять в виде полезных сигналов и помех. Первые, если возможно, стараются описать какой-либо детерминированной функцией, наиболее близко отражающей реальное входное воздействие. При этом также преследуется цель сравнения реакций систем на однотипные возмущения.