2 Сурет – Жүйенің қарапайым құрылымы

Осындай жүйеге мысал ретінде, басқаруға көнетін, объектіде (реакторда) өтіп жатқан кез-келген реттелетін технологиялық процесті келтіруге болады. Процестің ағыны датчикпен Д тіркеледі (3 сурет); одан түсетін сигнал арнайы орнатылған күшейткішпен К күшейтіледі, ары қарай сигналдар түрлендіргішіне Т түседі (мысалы, электрліктен механикалыққа). Түрлендірілген сигналдар, орындаушы механизмге ОМ (шикізаттың немесе жылутасығыштың кіріс желісіндегі клапан) сигналды жеткізетін, реттегіштің Р қондырғысына әсер етеді. Соңғы әсерге сәйкес реагенттің немесе жылутасығыштың мөлшері төмендейді немесе жоғарылайды.

Объект → Д → К

↑ ↓

ОМ ← Р ← Т

3 Сурет – Жүйе ретіндегі ретті технологиялық процесс

Әдебиет: 1 нег. [9-78], 1 қос., 2 қос., 3 қос. (сәйкес бөлімдер).

Бақылау сұрақтары:

1. Жүйенің, жүйе элементтерінің, және жүйешелердің анықтамасын келтіріңіз.

2. Жүйенің байланыстарын атаңыз.

3. Жүйенің құрылымын анықтаңыз.

4. Қандай жүйелерді ашық, қандай жүйелерді жабық деп атайды?

5. Химия-технологиялық жүйеге қандай негізгі элементтер кіреді?

№ 3 дәріс: Жүйелер сыныптамасы. Процестердің сыныптамасы. Басқарушы жүйе.

Барлық жүйелерді шартты түрде үлкен және кіші деп бөлуге болады. Кіші жүйелер процестің қасиеттерімен анықталады және бір типтік процеспен және оның ішкі байланыстарымен, сонымен қатар аппаратуралық жабдықтану ерекшеліктерімен шектелген. Үлкен жүйелер кіші жүйелердің жиынтығынан құралады және олардан сандық және сапалық қатынастармен айрықшаланады. Үлкен жүйелерге тән:

- белгілі тұтастық, жалпы мақсаттың және міндеттің болуы;

- мөлшерінің үлкендігі, орындалатын функциялар санының көптігі;

- беталыс күрделігі;

- бәсекелесті жақтардың болуы (жүйеде қарама қарсы бағытта ағатын процестер бола алады, ол оның тиімділігін төмендетумен жүреді);

- әртүрлі қиылысатын тура наличие всевозможных перекрещивающихся прямых и обратных связей.

Басқа сыныптамаға сәйкес, анықсыздық дәрежесі бойынша жүйелер детерминделген (дұрыс) және ықтималды, ал күрделілік дәрежесі бойынша – жай, күрделі және өте күрделі болып бөлінеді.

Детерминделген жүйе деп құрама бөліктері өзара дәл әрекеттесетін, ал ықтималды деп – күйдің болжалуы белгілі бір ықтималдық дәрежесімен жүзеге асырылатын жүйелерді атайды.

Күрделігі төмен жүйелер қарапайым деп аталады. Ішкі байланыстарының түрлілігімен және тармақталған құрылымымен ерекшеленетін жүйелерді күрделі деп атайды. Ал дәл және толық сипаттауға келмейтін жүйені өте күрделі деп атайды.

7 кестеде әртүрлі жүйелердің мысалы келтірілген. Бұл жерде тек өте күрделі детерминделген жүйенің мысалы жоқ, өйткені ондай жүйе болмайды.

7 кесте – Анықсыздық және күрделілік дәрежелері бойынша жүйелердің сыныптамасы

Анықсыздық дәрежесі бойынша жүйенің сыныпталуы	Жүйелердің күрделілік деңгейі бойынша сыныпталуы
	жай	күрделі	өте күрделі
Детерминделген	Қайшы, калькулятор	Пештің жылулық режимін реттеуші жүйе, компьютер	-
Ықтималды	Телефон станциясы	Қоймадағы қорларды сақтау жүйесі	Металлургиялық комбинат, адамның миы

Типтік технологиялық процестер өтетін кез-келген металлургиялық өндірісті, кез-келген технологиялық тізбекті типтік технологиялық буындардың белгілі бір сандарына бөлуге болатынын ескеру керек. Процесті қандайда бір типке жатқызудың негізгі көрсеткіші, олардың физика-химиялық ерекшеліктерінің ұқсастығы, яғни материалдық және энергетикалық ішкі байланыстары болып табылады. Типтік процестің барлық қажетті және жеткілікті сипаттамалары бар, бұл оны физика-химиялық құбылыстың көп түрлері ішінен ерекшеленуіне мүмкіндік береді.

Ішкі байланыстарының материалдық және энергетикалық сипаттары бойынша химиялық технологияның барлық процестерін келесі сыныптарға бөлуге болады: механикалық, гидромеханикалық, массаалмасу, жылулық және суық.

Табиғаты бойынша процестер детерминделген және стохастикалық болып бөлінеді. Детерминделген деп толық анықталған заңдылықтар бойынша анықтаушы шамалары үздіксіз өзгеретін процесті атайды. Бұл кезде процесті сипаттайтын шығыс өлшемдерінің мәні кіріс өлшемінің мәнімен анықталады. Детерминделген процестерді сипаттау үшін классикалық талдау әдісі қолданылады. Детерминделген процестің мысалы ретінде, бірқалыпты араласуға қол жеткізуге болатын, араластырғышты ағымды реактордағы процесті қарастыруға болады.

Стохастикалық деп анықтауыш өлшемдерінің өзгеруі ретсіз және жиі болатын процесті айтады. Бұл жағдайда шығыс өлшемдерінің мәні кіріс өлшемінің мәнімен сәйкес болмайды. Стохастикалық процесті сипаттау үшін статикалық – ықтималдық әдістері қолданылады.

Алдын-ала берілген міндетті орындау мақсатында әрекеттенетін жүйелер мақсатты жүйелер деп аталады. Мысалы, болат балқыту цехын болат құюшының көз қарасымен болат құймакесектерін өндіретін мақсатты жүйе ретінде қарастыруға болады; қож қалдықтары қоймасының жұмыскерінің көзқарасымен – қож өндіргіш ретінде, ал санитарлық бақылаушының көзқарасымен – атмосфераны түтінмен ластаушы ретінде. Өзінің міндетін жүйе тек қана дұрыс басқарылған кезде орындай алады. Жұмыс істеу процесінде жүйе қозғалыста болады, яғни бір күйден екіншіге өтеді. Әншейінде көптеген қозғалыстар болады және жүйе өзінің қызметін атқаруы үшін, кейбір кезеңдерде олардың бірін таңдау керек. Жүйеге өзгеріс енгізу үшін оның қызмет ету процесіне араласуды басқару актісі немесе басқарушы әсер, ал басқару актісі жүзеге асырылуы үшін негіз болатын барлық ережелер мен принциптерді – стратегиялар деп атаймыз.

Басқару процесі ақпараттық процесс болып табылады. Ақпарат ретінде жүйенің және сыртқы ортаның күйі туралы кейбір мәліметтер қарастырылады. Жалпы түрдегі басқару «технологиясын» ақпараттық процесс ретінде қарастырамыз. Оның келесідей сатылары болады:

1 саты – басқарылатын объектінің күйі туралы ақпаратты жинау және дайындау. Мысалы, егер әңгіме мартендік цехты басқару туралы болса, онда қандайда бір шешім қабылдамас бұрын, цехтағы жағдайларды айқындау қажет (пештердегі балқудың нақты кезеңдерін, қызмет көрсетуші механизмдердің жүктелуін, цехтың берілген жұмыс кестесін, шикіқұрам, оттегі және т.б. ресурстарын).

2 саты – қажетті шешімді табу үшін алынған ақпаратты өңдеу. Бұл жерде басқару мақсаты белгілі болуы қажет (басқарудың оптималдық критериясы). Оперативтік басқару жүйесінің көмегімен цехты басқару кезінде мұндай мақсат болып, мысалыға, берілген графиктен пештердегі балқытудың нақты жүрісінің ауытқуының квадраттары қосындысының минимумын қамтамасыз ету табылады. Процестің қажетті жалғасын таңдау үшін ДК көмегімен цехтағы процестің алдағы жүрісінің бірнеше нұсқасы есептеледі, және соның ішінен көрсетілген қосындының минимумын қамтамасыз ететін нұсқасы таңдалады. Өндірісті басқару кезінде сапаны басқарудың келесі критерияларыда болуы мүмкін: өнімділікті барынша көбейту, өндірістік жоғалымдарды барынша азайту және т.б.

Басқару мақсатын барынша толық қанағаттандару жолындағы өндірістік процестің алдағы жүрісі туралы шешімді қабылдау кезінде жүргізуді қажет ететін логикалық және математикалық әрекеттердің жиынтығын басқару алгоритмі деп атайды.

3 саты – алынған шешімдер негізінде атқарушыларға командалық ақпаратты беру. Егер цехты басқарушы оператор, өндірістік процесті ары қарай жалғастыру туралы ДК ұсынысымен келіссе, онда ол пештерді және жеке технологиялық бөлімшелерді басқару орындарына сәйкес командалық ақпаратты беруді қамтамасыздандырады, мысалы, кейбір пештерге жаңа жылулық және оттегілі режимге өту туралы хабар беріледі; қандайда бір кранға белгілі бір пештен шығарылған балқыманың құйылуын қамтамасыз ету қажеттігі туралы және т.б.

Сонымен, басқару – бұл түскен ақпаратты өңдеу жолымен алынған қабылданған шешімдер негізінде командалық ақпаратты берілуі.

Біз басқаруды ақпараттық процесс ретінде қарастырдық. Бірақ оны қандайда бір материалдық құралдың көмегімен жүзеге асыру қажет. Мұндай құрал басқарушы жүйе деп аталады. Жоғарыда сипатталған басқару «технологиясы» бұл жүйенің негізгі элементтерін жеңіл көру мүмкіндігін береді. Мұндай элементтер саны төртеу;

1) бақыланатын параметр немесе күй;

2) сезімталды элемент (датчик) немесе осы параметрді немесе күйді өлшеу әдісі;

3) өлшеу кезінде алынған нәтижелерді жоспарланған эталонмен салыстыратын және түзетілім механизмін басқаратын басқару блогі немесе құрылғысы;

4) басқарылатын жүйеге өзгеріс енгізуге қабілетті әсер ету блогі немесе механизмі.

Басқарушы блок өзі басқаратын жүйенің құрама бөлігі болмауыда, болуыда мүмкін. Бірінші жағдайда басқару жүйесін ашық деп, ал екіншісінде – жабық деп атайды. Басқарудың жабық жүйесінің міндетті элементі – кері байланыс. Қандайда бір параметрдің шамасын реттеу кезінде осы параметрдің нақты мәнін өлшеу жүргізіледі және оның берілген деңгейден ауытқуы орнықтырылады. Бұл ауытқуды кейде келіспеушілік депте атайды. Басқарушы механизм байқалған келіспеушілікті күшейткен жағдайда, оң кері байланыстың (о.т.б.) орын алатыны туралы, ал төмендеткен кезде – теріс кері байланыс (т.к.б.) туралы айтуға болады.

Әдебиет: 1 нег. [9-78], 1 қос., 2 қос., 3 қос. (сәйкес бөлімдері).

Бақылау сұрақтары:

1. Жүйелер мен процестер сыныптамасы.

2. Тиімді және басқарушы жүйелер.

3. Жүйенің сыртқы байланыстарының сұлбасы.

4. Теріс және оң кері байланыстар.