Типтік электр қондырғыларын автоматтандыру

1 АБЖ-нің жалпылама құрылымдық және функционалды схемалары. автоматты жүйелердің түрлі нышандар бойынша жіктелуі.

Автомат грек тілінен аударғанда «өздігінен әрекет ететін», яғни адамдардың қатынасуынсыз деген мағнаны білдіреді. Автоматтандыру деп, адамдарды тікелей түрлі технологиялық процесстерге қатысудан босататын автоматтық құрылғыларды пайдалануды және ендіруді айтады. Автоматтандырудың негізгі мәселесі түрлі технологиялық процесстерді автоматты түрде басқару болып табылады. Кез келген жүйеде технологиялық процесстердің ойдағыдай жүруі белгілі бір ереженің (қызмет алгоритмінің) орындалуына байланысты боп келеді. Осы қызмет алгоритмін орындау барысында сырттан түсетін командаларды орындайтын құрылғыны, не машинаны басқару обьектісі (БО) дейді. Жалпы жағдайда, технологиялық процесстер орындалатын барлық өндіріс жабдықтары БО-не жатады. Алайда, технологиялық процесстердің өздері де БО-і бола алады.

Түрлі өндірістік процесстерді жүргізу үшін БО-не әсер етуші ықпалдарды басқару операциясы дейміз. Басқару операцияларының жиынтығы басқару процессін құрайды.

Түрлі процесстерді берілген қызмет алгоритмі бойынша өткізу мақсатында обьектіге сырттан берілетін арнайы нұсқаулар жиынтығын басқару алгоритмі дейді. БО-не басқару алгоритміне сәйкес әсер ететін техникалық құрылғы автоматты басқару құрылғысы делінеді (АБҚ). Өзара байланысты және басқару алгоритміне сәйкес өзара әрекеттесе жұмыс жасайтын АБҚ мен БО жиынтығы автоматты басқару жүйесін құрайды (АБЖ). АБЖ – ің жалпылама құрылымдық схемасы 3.1 суретте келтірілген. Жұмыс барысында АБЖ-не түрлі сыртқы және ішкі әсерлер ықпал жасайды. Ішкі әсерлерге басқарущы ықпалдарды жатқызуға болады. Ал сыртқы әсерлерді екі топқа бөледі: біріншісі- процесстердің тиянақты өтуіне қажетті, қызмет алгоритміне сәйкес, жүйенің кірісіне беріледі; екіншісі- БО-не немесе АБҚ-на сыртқы ортадан беріледі де, өзгеру заңдылығы кездейсоқ сипатта болып келеді. Бұл әсер басқару процессіне бөгет жасайды да, әсерді қоздырғыш (қозу) әсері деп атайды.

Кез келген басқару процессі мақсатты түрде жүруі қажет, яғни АБҚ-на

БО-ің алдын ала ойластырылған күйлерін қамтамасыз етіп отыратын ақпараттар жиынтығы белгілі болуы қажет.

3.1 Сурет. Басқару жүйесінің жалпылама құрылымы

Жалпы жағдайда басқару процессін былайша сипаттауға болады. Кез келген уақыттағы БО-ің күйі көп өлшемді векторлық функциямен у(t) сипатталады да, мұны күй векторы деп атайды .

у(t)={у₁,у_2,…у_n},

мұндағы у_i(t), i=1...n обьектінің бақыланып отыратын айнымалы шамалары (БО-ің шығыстық шамалары). Мысалға, технологиялық жабдықтардың жұмыс режимдері, материалдар мен шикізаттардың қоймадағы қорлары, шығарылатын өнімдердің көлемі т.с.с. шамалар. Бұл деректер АБҚ – ың кірісіне беріледі.

БО-ің күйі негізінен екі фактордың әсерімен өзгеріске ұшырайды:

Бірінші фактор - БО-не әсер етуші сыртқы қозу ықпалдары. Мысалға, шикізат сапасының төмендеп кетуі, жабдықтардың тозуы немесе сынып қалулары, шикізаттардың дер кезінде келіп үлгермеуі т.с.с. оқиғалар. Бұл фактор келесі вектор функциямен сипатталады да, әдетте қозу векторы деп аталады

f(t)={f₁(t),…f_k(t)},

Екінші фактор - БО-не мақсатты түрде берілетін басқару ықпалдары (басқару векторы). Бұл шама АБҚ-ың шығыстық шамасы болып келеді де, келесі вектор функциямен сипатталады

U(t)={u₁(t),…u_m(t)} ,

мұндағы U_i(t), i=1,m басқару айнымалалары, БО-ің кірісіне беріледі.

Соныменен, кез келген уақыттағы БО-ің күйі у(t) қозу f(t), басқару U(t) және БО-ің бастапқы күйін сипаттаушы векторына у(t₀) тәуелді

у(t) = Y{u(t), f(t),x(t₀)} (3.1)

(3.1) теңдеуін әдетте басқарылатын обьектінің математикалық моделі деп атайды. Бұл модельде басқару процессі кезінде мақсатты түрде өзгерте алатын вектор – басқару векторы u(t). Сол себептен басқару процессінің мәселесі мынаған келіп тіреледі: басқару мақсатының орындалуын қамтамасыз ететін және у(t), u(t) векторларына қойылатын шектеулерді қанағаттандыратындай обьектінің күйін у^*(t) және обьектіге берілетін басқару ықпалын u^*(t) табу қажет.

Басқару мақсаты әдетте басқару критерилерімен (басқару мақсатының көрсеткіші) беріледі

J = J{y(t), f(t), u(t)} (3.2) мұндағы қойылатын шектеулер

U(t) A, y(t) B (3.3) A және B басқару және күй кеңістіктеріндегі тұйықталған аймақтар..

Егер басқару мақсаты алдын ала белгілі болған жағдайда (басқару программасы берілген), басқару критериі келесі функционал арқылы беріледі

J = J{∆(t)} (3.4)

мұндағы ∆ (t) = y₀(t) - y(t) – реттелетін шаманың алдын ала жоспарланған және нақты мәндерінің арасындағы ауытқу. Мұндай басқару әдетте реттеу процессі деп аталады.

Реттеу процессі былайша тұжырымдалады: y₀(t) берілген жағдайда, (3.4) критериінің экстремумын қамтамасыз ететін келесі реттеу заңдылығын табу қажет.

U*(t)=U{∆ (t)} (3.5)

3.2 суретте басқару жүйесінің функционалдық схемасы келтірілген .