ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

технический университет»

В.Е. Милошенко М.А. Авдеев

Системы автоматического

управления в криогенной

технике

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2012

УДК 681.5

Милошенко В.Е. Системы автоматического регулирования в криогенной технике: учеб. пособие / В.Е. Милошенко, М.А. Авдеев. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012. 119 с.

В учебном пособии кратко даются элементы теории автоматического регулирования, приводятся примеры изучения переходных процессов холодильных и криогенных объектов автоматического регулирования. Приводятся примеры составления различного рода структурных схем с обозначением функционального назначения звеньев и их математического написания.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 140401 «Техника и физика низких температур», дисциплине «Системы автоматического регулирования». Предназначено для студентов 4 и 5 курсов.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержится в файле САРвКТ.doc.

Табл. 3. Ил. 54. Библиогр.: 6 назв.

Научный редактор д-р физ.-мат. наук, проф. Ю.Е. Калинин

Рецензенты: кафедра физики Воронежского государственного университета инженерных технологий (зав. кафедрой д-р физ.-мат. наук, проф. Н.Н. Безрядин); канд. физ.-мат. наук, доц. О.В. Калядин

© Милошенко В.Е., Авдеев М.А., 2012

© Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный технический университет»,

2012

Введение

Студенты специальности «Техника и физика низких температур» впервые знакомятся со словом «Автоматика», ему в энциклопедическом словаре дается следующее толкование: «Автоматика – техническая наука, разрабатывающая принципы построения автоматических систем и необходимых для них автоматических средств, методы анализа и синтеза этих систем».

Автоматика с самого начала распространялась на физическую сферу деятельности человека, на замену и повторение простейших его движений (операций) с целью обеспечения труда.

Сегодня более распространен термин кибернетика, которая построена на автоматике, как ее техническом фундаменте. Главной сутью кибернетики стала всеобъемлющая теория управления живой и неживой природой. Особенно ее роль и значение увеличились после построения вычислительных машин, их миниатюризации, возросшего быстродействия. Появление компьютеров, которые по своим параметрам приближаются к возможностям человека, вызвало появление термина «Киборг». Теперь кибернетику можно расчленить на составные части: техническую, биологическую и социальную. Техническую кибернетику можно отождествить с автоматикой, биологическую кибернетику называют бионикой, а социальные вопросы управления к экономической кибернетике, инженерной психологии.

Началом развития автоматики как науки считается 1765г., когда русский механик И.И. Ползунов создал первую в мире замкнутую автоматическую систему для регулирования уровня воды в паровом котле. Вклад в развитие автоматики также внесли И.А. Вышнеградский, А.М. Ляпунов, П.Л. Чебышев, Н.Е. Жуковский и др. Особенно большой вклад в развитие теории автоматического регулирования внес И.А. Вышнеградский, который впервые показал, что процессы в регуляторе и объекте регулирования неразрывно связаны, поэтому их исследования необходимо производить в их совместной работе. Работы А.М. Ляпунова, где он показал теоремы позволяющие оценивать устойчивость работы систем автоматического регулирования.

В годы с 1934 по 1960 в СССР возникают научные коллективы под руководством А.А. Андропова, Б.В. Булгакова, П.И. Вознесенского. В работах также принимали участие крупнейшие ученые В.С. Кулебакин, Б.Н. Петров, Е.П. Попов, В.В. Солодовников, Я.З. Цыпкин и многие другие, которые внесли весомый вклад в новую науку «автоматика».

Основой системы является объект, где с целью автоматического регулирования того или иного его параметра составляется «Система автоматического регулирования» (САР) как замкнутая система, которая состоит из целого ряда соединенных между собой звеньев.

Системой автоматического регулирования называется динамическая система, обладающая свойством сохранять требуемую функциональную связь между ее параметрами и обладающая способностью управления ими за счет действия внешних источников энергии.

Нашу беседу мы начнем с рассмотрения простейших одноконтурных систем автоматического регулирования с одним параметром регулирования (например, температура, давление, расход, уровень и др.).

В зависимости от характера управляющего воздействия САР с одной регулируемой величиной все системы можно разделить на следующие классы:

а) системы автоматической стабилизации, в которой управляющее воздействие представляет постоянную величину;

б) системы программного регулирования, в которой управляющее воздействие определяется установленной функцией времени;

в) следящие системы, в которых характер изменения управляющего воздействия определяется процессами, протекающими вне рассматриваемой системы, и заранее не определены.