Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ТулГУ)
КАФЕДРА "АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СТАНОЧНЫЕ СИСТЕМЫ"
Конспект лекций
По курсу: "Управление техническими системами"
для подготовки бакалавров по направлению 220200
"Автоматизация и управление”
Тула 2005 г.
Разработал :
д.т.н., доцент ________________ Сальников В.С.
Рассмотрено на заседании кафедры АСС
протокол № от "_____" _____________ _____ года
Зав. каф. АСС д.т.н., проф. А.Н. Иноземцев
Содержание дисциплины
1. Введение
1.1 Общая постановка задачи управления технологическим объектом.
1.2 Основные понятия и определения теории управления.
1.3 Классификация объектов управления в технологической системе.
1.4 Управляющие воздействия, контролируемые параметры и возмущения.
1.5 Задачи управления их взаимодействие и иерархия [1,2,3].
1.6 Классификация систем управления. Следящие, оптимальные, адаптивные системы управления.
2. Математическое моделирование объектов и процессов.
2.1 Классификация моделей, передаточная функция отдельного звена и системы.
2.2 Безынерционное, апериодическое и колебательное звенья.
2.3 Принципы преобразования передаточных функций [1,2].
2.4 Оценка качества функционирования системы.
2.5 Типы переходных процессов: апериодический и колебательный.
2.6 Длительность переходного процесса, перерегулирование, колебательность.
2.7 Обратимые и необратимые процессы.
2.8 Устойчивость, точность и быстродействие систем.
2.9 Законы управления. П, ПИ, ПИД-регуляторы [1,2,3].
2.10 Средства повышения надёжности систем ЧПУ. Контроль и самодиагностика [12,13].
3. Классификация систем управления металлорежущими станками.
3.1 Системы программного управления [1,4,6].
3.2 Функции и задачи, решаемые различными системами программного управления станками.
3.3 Классификация систем ЧПУ, их область применения.
3.4 Основные понятия программного управления [4,5,6,7,8].
3.5 Геометрическая, логическая, технологическая и терминальная задачи программного управления [5,7].
4. Обобщённая структура микропроцессорной системы чпу, ее основные модули, типы каналов связи между ними, процедура обмена информацией [6,7,8].
4.1 Функциональное назначение и структура основных интерфейсов связи со станком: контролеров электроавтоматики, приводов, датчиков обратной связи [6,7,8].
5. Элементы систем управления технологическими объектами.
5.1 Основные понятия и определения.
5.2 Статические и динамические характеристики элементов. Их классификация, функциональное назначение и области применения [1,2,6].
5.3 Исполнительные органы, датчики, усилители, преобразователи [2,6].
5.4 Микропроцессорные комплекты и микро-ЭВМ [8,9,10,11].
6. Принципы построения внешней аппаратной части системы ЧПУ при использовании импульсного и потенциального способов формирования команд управления элементами технологической системы, работающими в релейном и старт-стопном режимах. Дешифраторы M,S,T- функций.
7. Программное обеспечение систем чпу.
7.1 Операционная система, базовое и технологическое обеспечение [4,6].
7.2 Принцип построения программного обеспечения и функциональное назначение его модулей [6,8].
7.3 Алгоритмы интерполяции [6].
7.4 Кодирование информации в системах ЧПУ. Код ISO.
7.5 Способы задания геометрической информации.
7.6 Подготовительные G-функции: основные и настроечные, их назначение и разновидности.M,S,T,F-функции. Способы их задания и формирования [4,6,8].
8. Языки программирования.
8.1 Слово, фраза, кадр.
8.2 Структура управляющей программы для станков с ЧПУ [5,7,8].
8.3 Автоматизированные системы подготовки управляющих программ, их структура и функциональные возможности.
8.4 Интерпретатор, процессор, постпроцессор.
8.5 Язык программирования. Описание геометрических образов.
8.6 Структура описания программы. ТЕХТРАН [4,6].
9. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП).
9.1 Их классификация, область применения и структуры.
9.2 Понятия об уровнях иерархической системы [1].
1. Общее представление об управлении и
системах управления
План лекции
Введение.
1.1. Основные понятия об управлении.
1.2. Обобщенная схема системы управления.
Заключение.
1.1. Основные понятия об управлении.
СИСТЕМА - совокупность элементов, которых за счет связи друг с другом можно рассматривать как единое целое.
УПРАВЛЕНИЕ - такая организация любого процесса, которая приводит к достижению заранее поставленной цели.
Любую систему управления можно разбить на две подсистемы:
ОУ - объект управления;
УО -управляющий орган.
Цель управления позволяет УО, за счет
соответственного изменения управляющих воздействий Х привести объект в желаемое состояние, которое определяется вектором выходных параметров управления.
Х1 -прямые не контролируемые выходные параметры.
Х2 -прямые контролируемые выходные параметры.
Х3 -косвенные контролируемые выходные параметры.
Все выходные параметры можно разбить на 2 класса:
-наблюдаемые;
-не наблюдаемые.
Наблюдаемые параметры в свою очередь делятся на:
-контролируемые;
-не контролируемые.
- не контролируемые параметры, интересуют нас в смысле достижеия цели, но их контроль и измерение либо невозможны в производственных условиях, либо представляют значительные трудности.
- контролируемые параметры в свою очередь делятся на:
-прямые выходные (характеризуют непосредственное состояние объекта).
-косвенные выходные(путем соответствующей обработки позволяют с определенной точностью идентифицировать какой либо не контролируемый параметр).
Влияние окружающей среды на объект управления приводит в больнстве случаев к случайному изменению его состояния.
Такое влияние внешней среды называется возмущением. Оно может
быть: - наблюдаемым и контролируемым, и неконтролируемым. Весь процесс управления можно разбить на 4 этапа, на каждом из которых реализуется своя функция :
1) на основании цели управления составление программы управления.
2) определение отклонений состояний объекта от желаемого (ошибка управления).
3) расчет управляющих воздействий, приводящих к изменению управляющих параметров в желаемую сторону.
4) реализация управляющих воздействий объекта.
1.2. Обобщенная схема системы управления.
На основании перечисленных функций можно представить некоторую обобщенную функциональную схему системы управления.
ПрУ-программа управления.
УОИ-устройство обработки информации. На основе информации о желаемом состоянии объекта (прямой поток информации - с ПрУ) и информации о реальном состоянии объекта формирует ошибку управления.
ФРУВ-блок формирований и расчета управляющих воздействий. На основании сигнала ошибки , блок в соответствии с заданным знаком управления, выдает систему управляющих воздействий на исполнительный орган. ЗАКОН УПРАВЛЕНИЯ-это такая взаимосвязь между входным и выходными сигналами блока ФРУВ, которая обеспечивает функционирование системы с заданными показателями.
ИО-исполнительный орган, предназначен для преобразования команд управления в соответствующее изменение состояний объекта управления
ФИРУ-формирователь информации о результатах управления (типичный элемент системы управления и контроля включающий в себячувствительный элемент обеспечивающий преобразование контролируемой величины в некоторый электрический параметр и первичный преобразователь информации - ДАТЧИК