1_Основные понятия. Основные понятия и определения в технических процессах можно выделить рабочие операции и операции управления
 Скачать 7.27 Mb.
|
|
Основные понятия и определения В технических процессах можно выделить рабочие операции и операции управления. К рабочим операциям относят такие действия, необходимые непосредственно для выполнения процесса в соответствии с природой и законами, определяющими ход процесса. Рабочие операции обычно сопряжены с большими затратами энергии. Замену труда человека в рабочих операциях называют механизацией. Для правильного и высококачественного выполнения рабочих операций их необходимо направлять действиями другого рода – операциями управления, которые обеспечивают в нужные моменты времени начало, порядок следования и прекращение отдельных операций, выделяют для их выполнения необходимые ресурсы, задают нужные параметры самому процессу. Совокупность управляющих операций образует процесс управления. Замена труда человека в операциях управления действиями технических управляющих устройств называется автоматизацией. Основные понятия и определения Техническое устройство, выполняющее операции управления без непосредственного участия человека, называется автоматическим устройством. Совокупность технических средств – машин, орудий труда, средств механизации, выполняющих данный процесс, с точки зрения управления, является объектом управления. Совокупность средств управления и объекта образует систему управления. Систему, в которой все рабочие и управляющие операции выполняют автоматические устройства, называют автоматической системой. В том случае, когда автоматизирована только часть операций, другая же их часть остается за людьми, называют автоматизированной системой или частично автоматической. Основные понятия и определения Протекание всякого процесса характеризуется совокупностью физических величин – показателей процесса или координатами. Для осуществления управления и построения управляемых систем нужны знания двоякого вида: во первых– конкретные знания данного процесса, его технологии, и во вторых – знание принципов и методов управления, которые позволяют установить, что и как следует изменить в системе, чтобы получить требуемый результат. Для правильного и качественного ведения процесса некоторые из его координат – управляемые координаты – должны поддерживаться в определенных пределах или изменяться по определенному закону. Необходимость в управлении значениями координат возникает в том случае, когда нормальный ход процесса нарушается из-за различного рода возмущений – колебаний нагрузки, воздействий внешней среды или внутренних помех. Координаты процесса Основные понятия и определения Пусть x=(x1. ,x2........xn ) – совокупность управляемых координат процесса. На схеме объект представлен прямоугольником, а управляемые координаты –выходные величины объекта – одиночными стрелками, если они изображают скалярные величины x1, x2, или двойными при изображении вектора x. На схеме показаны также возмущающие воздействия z = (z1, z2 ....z) и управляющие воздействия u(u1,u2, um), прикладываемые к управляющему органу объекта УО, с помощью которого можно изменять координаты x. Основные понятия и определения Величины x, u и z могут быть связаны различными математическими зависимостями. В общем случае x=A[z,u], где А–оператор определяющий вид зависимости. В простейшем случае, когда это обычная функциональная зависимость x = F [ z, u ] (1.1) объект называют статическим или безынерционным, а зависимость (1.1) или ее графическое изображение – статической характеристикой объекта. Основные понятия и определения Если объект обладает инерцией, то изменения координат под действием возмущений или управлений происходят не мгновенно, и в этом случае объект называют динамическим. Величины x, u, z в динамических объектах связаны дифференциальными, интегральными или разностными уравнениями. Основные понятия и определения Изменения координат в нормальном, требуемом ходе процесса определяют совокупностью правил, предписаний или математических зависимостей, называемой алгоритмом функционирования системы. Алгоритм функционирования составляется на основании технологических, экономических и других требований без учета динамических искажений. В теории автоматического регулирования алгоритмы функционирования считают заданными. Основные понятия и определения Алгоритм управления будет зависеть как от алгоритма функционирования, так и от динамических свойств системы. Зная статические и динамические свойства системы управления, можно построить математическую модель системы и найти такой алгоритм управления, который обеспечивает заданный алгоритм функционирования при известных, заданных воздействиях. Однако, модель всегда приближенно отображает свойства оригинала, а возмущающие воздействия могут изменяться неизвестным заранее образом. Поэтому, при найденном алгоритме управления фактическое поведение системы может отличаться от желаемого, определяемого алгоритмом функционирования. Основные понятия и определения Фундаментальные принципы управления В настоящее время известны и широко используются три фундаментальных принципа управления: разомкнутого управления, компенсации и обратной связи. 1. Принцип разомкнутого управления Сущность принципа состоит в том, что алгоритм управления вырабатывается только на основе заданного алгоритма функционирования и не контролируется другими факторами – возмущениями или выходными координатами процесса. Основные понятия и определения Задание x0(t) алгоритма функционирования может вырабатываться специальным устройством – задатчиком программы 1, или выполняться заранее при проектировании системы и использоваться при конструировании управляющего устройства 2, при этом блок 1 на схеме будет отсутствовать. Легко видеть, что схема имеет вид разомкнутой цепочки, в которой основное воздействие передается от входного элемента к выходному элементу 3, как показано стрелками. Близость x к x0 в разомкнутых системах обеспечивается только конструкцией и подбором физических закономерностей, действующих во всех элементах. Основные понятия и определения 2. Принцип компенсации (управление по возмущению). Основные понятия и определения Основные понятия и определения Основные понятия и определения Основные понятия и определения Основные понятия и определения Основные понятия и определения Основные понятия и определения Основные понятия и определения Основные понятия и определения |