4Лекция №4 сведения о технических средствах автоматики.

4.1Сравнение биологических и технических систем управления.

Таблица 4‑1

№	Параметры сигналов	Название Биологических систем.	Название Технических систем
1	Получение сигналов	Органы чувств	Датчики
2	Обработка сигнала	Мозг, память	ЭВМ ( запоминающее устройство)
3	Преобразование сигналов.	Органы движения, руки, ноги, язык.	Исполнительные устройства.

Рисунок 4‑3 Схема сравнения биологических и технических датчиков.

Функциональные блоки управляющей подсистемы реализуются с помощью различных технических средств автоматики.

Элементами управляющей подсистемы являются:

1.Датчики информации;

2.Блок преобразования и хранения информации;

3.Исполнительное устройство.

1. Датчики информации являются преобразователями значений различных физических процессов в электрические сигналы;

2. Преобразование и хранение информации осуществляется с помощью электронно-вычислительных устройств аналогового или цифрового типа.

3. Исполнительное устройство управляется электрическими сигналами и их преобразует в сигналы другой физической природы.

Приведем некоторые примеры датчиков:

датчик относительного перемещения (измерительный потенциометр) U= f(x)

Напряжение U снимаемое движком потенциометра, пропорционально перемещению «х» движка относительно средней точки. Если движок связать с одним из тел, а корпус с другим, то получим датчик их относительного поступательного движения.

С помощью кругового потенциометра аналогичным образом можно получить электрический сигнал, пропорциональный относительному углу поворота.

Аналогичным образом реализуются датчики угловой скорости, температуры и др. О датчиках будут специальные лекции.

Преобразователи информации - они реализуются на ЭВМ

Исполнительные устройства:

В исполнительных устройствах электрический сигнал преобразуется в механическое движение.

Пример: х=f(I)

Классификация технических систем управления.

По степени автоматизации функции управления делятся :

-ручное управление- все функции управления выполняются человеком.

-автоматизированное- часть функций управления осуществляется человеком, а часть автоматическими устройствами.

-автоматическое - все функции выполняются автоматическими устройствами.

По степени сложности - на простые и сложные – (это условное разделение.)

По степени определенности выходных сигналов, возмущающих воздействий на объект и характеристик самого объекта:

- детерминированные: простые и сложные

- стохастические: простые и сложные.

- по типу объекта управления:

- механические;

-электротехнические;

-теплотехнические;

-химические.

4.2Классификация технических задач управления

Управление движением механических объектов.

1. Управляемыми являются процессы изменения некоторых координат и скоростей, а управляющими являются внешние силы. Цель управления- задание желаемых значений координат и скоростей в определенные моменты времени или на определенных участках траектории.

2. Управление электротехническими (электронными) объектами, где управляемыми являются процессы изменения напряжения, тока, мощности, а управляющими воздействиями являются электродвижущие силы (ЭДС) или токи от внешних источников, или сопротивления, емкости, индуктивности с варьируемыми характеристиками. Цели управления-обеспечения постоянства напряжения между различными узлами системы, стабилизация частоты и т.п.; поддержание постоянства тока катода в системе катодного напыления.

3. Управление теплотехническими объектами. Управляемыми являются процессы изменения температур в различных точках объекта, а воздействие осуществляется путем подвода тепловой энергии. Цель управления - поддержание некоторого распределения температур. Эта задача характерна толстопленочной технологии или процессам пайки, обжига пасты.

4. Управление химической технологией. Здесь управляемым является как изменение температур, так и измерение концентраций различных веществ.

5. Управляющим воздействием является изменение подхода энергии ( топлива, освещения), вещества, а целью – обеспечение желаемого количества выходного продукта или постоянства его качественных физико-химических характеристик.

Эти проблемы в процессе изготовления микросборок зачастую проявляются, поскольку микроэлектронные приборы являются сложными системами, в которых взаимодействуют, и механические, и электромагнитные, и термодинамические, и химические процессы. Однако, не смотря на разнообразные технические проблему, существуют общие принципы управления. Эти общие принципы заключаются в том что, что любая система управления, строится на основе трех функциональных блоков.

Рисунок 4‑4

Первый блок состоит из устройств, позволяющих получить информацию о текущих значениях управляемых процессов. Этот блок называется измерительным, или блоком датчика информации (Д.И.). В ходе функционирования этого блока, выдаются информационные сигналы, эти информационные сигналы поступают во 2ой блок, - блок преобразования и хранения информационных сигналов. (ПИ), где на их основе, а также по априорной информации, вырабатываются сигналы управления. Правило (алгоритм) преобразования информационных сигналов, в сигналы управления, называется сигналом управления. Сигнал управления показывает, каким должно быть управляющие воздействие в текущее момент времени. Чтобы выработать это воздействие, превратить информационный сигнал, в механическую силу, или поток тепла, или поток вещества (деталей), требуется ещё один блок исполнительное устройство (ИУ).

Как показано на рисунке, 4-2 совокупность перечисленных блоков образует компонент управления, охватывающий объект управления. Такую систему называют замкнутой системой, или системой с обратной связью.

Иногда присутствуют разомкнутые системы, где датчики информации отсутствуют, а функция преобразования сводится лишь к хранению и выдаче выработанной программы управления. В такой системе управления можно выделить информационную часть и энергетическую (силовую) часть, служащую для преобразования сигналов управления в управляющее воздействие на объект.