Розділ 1. Загальні властивості, параметри і методи дослідження елемeнтів систем

Управління і автоматики

1.1. Поняття про елемент систем управління і автоматики

У відповідності до загальних принципів управління різними процесами автоматизоване управління здійснюється на основі інформації з використанням комплексу технічних засобів автоматики. Технічні засоби систем управління і автоматики (СУА), що охоплюють різноманітні елементи і пристрої, служать для отримання, передавання, перетворення та збереження контрольної інформації; порівняння контрольної і програмної інформації; формування та передавання командної інформації і використання її для впливу на процес управління.

Носієм інформації є сигнал. Сигнал - це матеріальне втілення повідомлення, яке може бути використано в інформаційних системах. Під час передавання і переробки інформації сигнал являє собою процес зміни в часі та просторі деякої фізичної величини, яка відображає стан інформаційної системи. При збереженні інформації сигнал перетворюють в стан певного матеріального носія (запис на кіно– відеомагнітну стрічку, диск і т.ін.). За видом сигнали можуть бути поділені на неперервні та дискретні. Неперервні сигнали відтворюють усі миттєві значення фізичної величини. Дискретні сигнали створюються з неперервних сигналів шляхом квантування за часом, за рівнем або одночасно за часом та рівнем.

В системах автоматизованого управління в якості сигналів зазвичай використовують електричні та механічні величини (струм, напругу, тиск, швидкість і т.п.) тому, що вони дозволяють легко здійснювати передачу на відстані, перетворення, порівняння та збереження інформації. В одних випадках сигнали виникають як безпосередній наслідок управління певними процесами, в інших - вони забезпечуються чутливими елементами або давачами, чи сенсорами.

Відповідно до операцій, які проводяться із сигналами інформації в автоматизованих пристроях, виділяють функціональні комірки - елементи.

Елемент - найпростіша в функціональному відношенні комірка (пристрій, схема), яка виконує одну з багатьох основних операцій з сигналом:

- перетворення величини, яка контролюється, в сигнал, що однозначно пов’язаний з інформацією про цю величину (чутливі елементи, сенсори);

- перетворення сигналу одного роду енергії в сигнал іншого роду енергії: неелектричний в електричний, електричний в неелектричний, неелектричний в неелектричний;

- перетворення сигналу за величиною енергії (підсилювачі);

- перетворення сигналу за видом, тобто неперервного в дискретний та навпаки (аналого-цифрові, цифро-аналогові та інші перетворювачі);

- перетворення сигналу за формою, тобто сигнала постійного струму в сигнал змінного струму чи навпаки (модулятори, демодулятори);

- функціональне перетворення сигналів (функціональні елементи);

- порівняння контрольних та програмних сигналів, формування командного сигналу управління (елементи порівняння, нуль-органи);

- виконання логічних операцій з сигналами (логічні елементи);

- розподіл сигналів по різних колах (розподільники, комутатори);

- формування програмних сигналів (програмні елементи);

- збереження сигналів (елементи пам’яті, накопичувачі);

- використання сигналів для впливу на об’єкт управління (виконавчі елементи).

В деяких випадках створюються комбіновані елементи, які виконують одночасно кілька операцій з сигналами.

Схемне або схемно-конструктивне об’єднання кількох елементів дозволяє отримати основні функціональні автоматичні пристрої, які в певних сполученнях створюють системи автоматичного управління.