ТЕМА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ

И УПРАВЛЕНИИ

Системы управления и автоматизации

Автоматика – это научная дисциплина, изучающая способы
и устройства для создания самодействующих (автоматических) систем.

Автоматизация – это процесс применения средств автоматики, электроники, вычислительной техники и др. в различных сферах деятельности человека: в промышленности (промышленная), на транспорте, в быту, в медицине, в космосе, в атомной энергетике и т. д., результатом которой является создание различных самодействующих систем или систем автоматизации.

Управление – это процесс преобразования информации о состоянии объекта и среды в определенные действия на объект, обеспечивающие его функционирование в соответствии с поставленной целью. Этапы процесса управления показаны на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Структурная схема процесса управления

На схеме приняты следующие обозначения: ТОУ – технологический объект управления (машина, установка, агрегат); – вектор контролируемых параметров объекта; – вектор возмущающих воздействий; – вектор управляющих воздействий.

Процесс управления является информационным замкнутым процессом: при изменении возмущений изменяются контролируемые параметры объекта, информация о которых совместно с заданием используется для выработки управляющих воздействий, которые в свою очередь изменяют контролируемые параметры и т. д. Задание на управление объектом формируется в соответствии с поставленной целью управления оператором, компьютером или наладчиком.

Объект управления– это объект, для достижения результатов функционирования которого необходимы и допустимы специально организованные воздействия.

В химической промышленности к типовым ОУ относят ректоры, массообменные колонны, теплообменники, насосы, вентиляторы
и другие аппараты и устройства технологических установок, включая трубопроводы.

Технологический объект управления (ТОУ)– это совокупность технологического оборудования и реализуемого на нем технологического процесса.

Совокупность объекта управления (ОУ) и автоматического управляющего устройства (УУ) называется системой автоматического управления (САУ).

В общем виде структура САУ показана на рис. 1.2, а. При этом воздействием называется какой-либо фактор, влияющий на работу САУ. Различают задающее Х_З, управляющее U и возмущающее
F воздействия.

Задающим называется внешнее воздействие, определяющее необходимый закон изменения выходной величиныYобъекта управления. Выходная величина называется также управляемой величинойили управляемой координатойобъекта.

Управляющимназывается воздействие, поступающее от УУ
к ОУ и обеспечивающее изменение управляемой величины в соответствии с заданием X_З(t). Зависимость U(X_З), формируемая управляющим устройством, обусловлена свойствами ОУ и требованиями технологического процесса. Эту зависимость можно представить в виде некоторой функции или алгоритма управления, представляющего собой последовательность и содержание управляющих воздействий для обеспечения заданного поведения объекта управления.

Возмущающимназывается внешнее воздействие, нарушающее заданный закон изменения управляемой величины, например, изменение нагрузки ОУ или изменение внешних условий (температуры, давления, влажности и др.). Характер и состав возмущающих воздействий зависят от вида конкретного ОУ и условий его эксплуатации.

Рис. 1.2. Структура САУ

Объект управления на рис. 1.2, а является одномерным, т. е. имеющим одну выходную величину. Количество входных воздействий при этом не имеет значения. На рис. 1.2, б показан многомерный объект, для которого Y={y₁, y₂, ..., y_n}. Мы будем рассматривать только одномерные объекты управления, далее просто объекты.

Контрольные вопросы:

1. Что изучает автоматика?

2. Дайте определение понятия автоматизация.

3. Дайте определение понятия управление.

4. Объясните структуру процесса управления.

5. Дайте определение понятия объект управления.

6. Дайте определение понятия технологический объект управления.

7. Что такое система автоматического управления?

8. Что понимают под задающим, управляющим и возмущающим воздействиями?

9. В чем отличие между одномерными и многомерными объектами?