3. Основные понятия автоматизированного управления
Управление (уже давали)- это целенаправленное воздействие на параметры технологического процесса с целью обеспечения заданного качества конечного продукта.
Система управления — совокупность взаимодействующих компонентов: объекта управления и управляющих частей.
Структура — совокупность элементов и их связей.
Простейшая структура приведена на рис. 4. Объект управления (ОУ) — динамическая система любой природы, преобразующая ресурсы в продукты и находящаяся под действием управляющих и возмущающих воздействий.
Возмущающее воздействие — воздействие, выводящее систему в нежелательное состояние.
Управление (управляющее воздействие) — воздействие, выбранное из множества возможных на основе поставленной цели и принятого критерия.
Критерий — оценка вариантов решений.
Цель — состояние, к которому стремится система.
Рис. 4. Простейшая структура системы управления
Управляющая часть (УЧ) — часть системы, вырабатывающая решения и передающая их на объект управления.
Среда — это какая-то система, в которую рассматриваемая система управления входит составной частью.
Функционирование системы — работа системы в рамках заданной структуры.
Развитие системы — работа системы в условии острых противоречий, которые могут вызвать изменение структуры.
Рассмотрим подробнее объект управления (рис. 5) как систему преобразования ресурсов в продукты.
Объект управления использует следующие виды общих ресурсов: материальные, трудовые, финансовые, оборудование и техническую информацию.
Рис. 5. Укрупненная схема объекта управления
При более подробном рассмотрении процессов в управляющей части возможно получить совокупность этапов (рис. 6).
Рис. 6. Этапы выработки управления
Эта схема отражает ручное, автоматическое и автоматизированное управление.
Хорошо известны системы автоматического управления, работающие без участия человека. В основе автоматического управления лежит управление отдельными объектами на базе заданных алгоритмов, реализуемое техническими средствами.
4. Методы управления
Используется следующие принципы управления: разомкнутое (по программе), замкнутое (обратная связь), компенсация возмущений и управления по двум каналам.
В общем виде система управления можно представить следующим образом (Рис. 7).
Рис. 7. Структура системы управления, где U – управляющее воздействие; X – выходная величина; Y – заданное значение.
А) Разомкнутое управление.
Рис. 8. Структура управления по программе.
Б) Управление по обратной связи.
Рис. 9. Структура управления по обратной связи.
Задача управления по обратной связи заключается в том, чтобы ошибка
Иногда такой метод управления называют управлением по отрицательной обратной связи.
Преимущество метода — нет необходимости знать значение Z(t) в определенных пределах.
Недостаток —
в общем случае, всегда будет ошибка
управления
x(t)
В) Управление по возмущению.
Рис. 10. Структура управления по возмущению.
В методе управления по возмущению осуществляется измерение Z(t), а ИО посылает сигнал объекту.
В ИО имеется математическая модель объекта, которая позволяет сформировать нужный сигнал на объекте.
Преимущество — нет ошибки x(t) теоретически.
Недостатки — любая математическая модель имеет несоответствие реальности.
Г) Управление по двум каналам.
Рис. 11. Структура комбинированного управления.
В этом методе удаётся сформировать негативное влияние возмущения и одновременно устранить накапливаемую ошибку.