Терминология

Автоматика	-(древнегреческое «ауто» - сам, «матос» - усиление, действие) отрасль науки и техники, охватывающая теорию автоматического управления и технические средства, освобождающие человека от непосредственного выполнения операций по контролю и управлению производственными процессами и техническими объектами.
Алгоритм функционирования	- совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнению технического процесса в каком-либо устройстве или совокупности устройств (системе).
Алгоритм управления	- совокупность предписаний, определяющая характер воздействий извне на управляемый объект с целью выполнения им заданного алгоритма функционирования.
Управление	- процесс осуществления воздействий, соответствующих алгоритму управления.
Управляемый объект	- устройство (совокупность устройств), осуществляющее технический процесс, который нуждается в оказании специально организованных воздействий извне для выполнения его алгоритма функционирования.
Автоматическая система	- совокупность управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой.
Сигнал	- обусловленное (заранее договоренное) состояние или изменение состояния представляющего параметра, отображающее информацию, которая содержится в воздействии.
Автоматическая система регулирования	- автоматическая система с замкнутой цепью воздействий, в которой управляющие воздействия вырабатываются в результате сравнения действительных значений управляемой величины с предписанными значениями.
Элементарное звено	- искусственно выделяемая часть автоматической системы, соответствующая какому-нибудь элементарному алгоритму.
Динамическое звено	- элементарное звено, осуществляющее изменение функциональной зависимости воздействия, подаваемого на вход звена, во времени.
Представляющий параметр	- количественный показатель (параметр) несущей величины, изменения которого определяют изменения воздействия, передаваемого этой величиной.
Несущая величина	- физическая величина, посредством которой передаётся воздействие.
Функциональный блок	- конструктивно обособленная часть автоматической системы, выполняющая определённую функцию.
Цель управления	- достижение определенных значений или соотношений значений координат процессов в объекте управления или их изменение во времени, при которых обеспечивается получение желаемых результатов функционирования объекта.
Функциональная схема	- графическое изображение функциональных блоков и связей между ними, образующих автоматическую систему или часть ее.
Типовое воздействие	- детерминированное воздействие, выбранное с учётом специфики работы системы: наиболее часто встречающееся или наиболее трудное для отработки.
Регулирование	- частный случай управления, цель которого заключается в обеспечении близости текущих значений одной или нескольких координат объекта управления к их заданным значениям.
Структурная схема отличается от функциональной тем, что элементы представляются математическими моделями, т.е. зависимостями выход-вход.

Управление – более общий термин, чем регулирование, стабилизация, слежение,

ориентация, наведение. Причиной управления является цель.

Объект изучения ТАУ – автоматическая система управления.

Предмет изучения ТАУ – процессы, протекающие в САУ.

Цель изучения ТАУ – учёт приобретенных знаний в практической деятельности при

исследовании, проектировании, производстве, монтаже, наладке и эксплуатации

САУ.

Основной метод исследования в ТАУ – математическое моделирование. При изучении процессов управления в ТАУ абстрагируются от физических и конструктивных особенностей САУ и вместо реальных САУ рассматривают их

адекватные математические модели.

Место ТАУ среди других наук – ТАУ вместе с теорией функционирования элементов систем управления (датчиков, регуляторов, исполнительных механизмов) образует более широкую отрасль науки – автоматику. Автоматика, в свою очередь, является одним из разделов технической кибернетики. Техническая кибернетика изучает сложные автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) и предприятиями (АСУП), построенными с использованием управляющих электронных вычислительных машин.

Актуальность ТАУ – в настоящее время ТАУ наряду с новейшими разделами общей теории управления (исследование операций, системотехника, теория игр, теория массового обслуживания, теория выбора и принятия решений) играет важную роль в совершенствовании и автоматизации управления производством. Автоматизация является одним из главных направлений научно – технического прогресса и важным средством повышения эффективности производства. Современное промышленное производство характеризуется ростом масштабов и усложнением технологических процессов, увеличением единичной мощности отдельных агрегатов и установок, применением интенсивных, высокоскоростных режимов, близких к критическим, повышением требований к качеству продукции, безопасности персонала, сохранности оборудования и окружающей среды. Экономичное, надёжное и безопасное функционирование сложных технических объектов может быть обеспечено с помощью лишь самых совершенных технических средств, разработка, изготовление, монтаж, наладка и эксплуатация которых немыслимы без знания ТАУ.

Современные тенденции в автоматизации производства:

1. Широкое применение ЭВМ для управления;

2. Создание машин и оборудования со встроенными микропроцессорами, средствами измерения, контроля и регулирования;

3. Переход на децентрализованные (распределённые) структуры управления с микроЭВМ;

4. Внедрение человеко – машинных систем;

5. Использование высоконадёжных технических средств;

6. Автоматизированное проектирование систем управления.

Наряду с появлением и ростом новых направлений:

● интеллектуальное управление,

● гибридные системы,

● системы дискретных событий,

● нейросетевые системы,

● нечёткие системы -

интенсивно развивались традиционные разделы:

● нелинейное,

● адаптивное,

● робастное управление,

● методы идентификации и фильтрации.

Развитие нелинейных систем стимулируется практическими приложениями к задачам управления:

● роботами,

● манипуляторами,

● автомобилями,

● воздушными и космическими объектами,

● энергосистемами,

● биореакторами.

Если некоторое свойство системы сохраняется при достаточно малых вариациях её математической модели, то данное свойство называется грубым по отношению к выделенному классу вариаций.

Направления в развитии теории управления:

● Теория адаптивного и робастного управления;

● Теория нечёткого управления;

● Теория нейронных систем и нейрокомпьютинг;

● Теория нейро - нечётких систем;

● Теория катастроф, хаос и фракталы;

● Синтез систем управления методами дифференциальной геометрии;

● Игровые подходы в управлении.

Модальное управление

Это такое управление, когда достигается требуемый характер переходных процессов за счёт обеспечения необходимого расположения корней характеристического полинома на комплексной плоскости.

При этом задача сводится к определению коэффициентов соответствующих обратных связей по состоянию объекта, а не путём применения корректирующих звеньев в прямой цепи САУ.

Это управление применяется тогда, когда все составляющие вектора состояния объекта управления доступны непосредственному измерению (полная управляемость).

Поведение системы автоматического управления определяется корнями характеристического уравнения, которым, в свою очередь, соответствуют составляющие свободного движения системы, называемые «модами».