1. Предмет и задачи автоматики
Теория автоматического управления изучает методы математического моделирования, анализа и синтеза САУ. Под САУ понимается совокупность объекта управления и управляющего устройства.
Под объектом управления понимается некий механизм, технологический, энергетический, экономический, социальный процесс, желаемое поведение или протекание которого должно быть обеспечено. Поведение объекта управления, результат его функционирования определяется некоторыми показателями. Чаще всего ими являются значения физических величин, называемых выходными величинами.
В реальных условиях на каждый объект управления многочисленные воздействия оказывает окружающая среда. Из всего многообразия воздействий в поле зрения оставляют лишь те, которые оказывают наибольшее влияние на выходные величины, и называют их входными воздействиями.
Входные воздействия с точки зрения их влияния разделяются на две группы:
управляющие воздействия обеспечивают желаемое изменение поведения объекта, достижение поставленных целей, при их отсутствии задача управления вообще не имеет места.
Возмущающие (помехи) мешают достижению цели управления.
Задача управления заключается в формировании такого закона изменения управляющих воздействий, при которых достигается желаемое поведение объекта независимо от наличия возмущений.
2. Основные понятия. Классификация сау. Принципы автоматического управления.
Объект управления - объект, для достижения желаемых результатов функционирования которого необходимы и допустимы специальные воздействия.
Цель управления - соотношения значений координат процессов в объекте управления или их изменения во времени, при которых обеспечивается достижение желаемых результатов функционирования объекта.
Управляющее воздействие - воздействие на объект управления, предназначенное для достижения цели управления.
Управляющий объект - объект, предназначенный для осуществления управления.
Возмущение: Воздействие извне на любой элемент системы управления, затрудняющее, достижение цели управления.
Задающее воздействие: Воздействие на управляющий объект, предназначенное для изменения цели управления.
Обратная связь: Зависимость текущих воздействий на объект от его состояния, обусловленного предшествующими воздействиями на этот же объект.
Закон управления: Математическая форма преобразования задающих воздействий, возмущений, воздействий обратных связей, определяющих управляющие воздействия.
Регулирование - управление, цель кот. заключается в обеспечении близости текущ. значения одной или нескольких координат ОУ к их заданному значению.
Классификация САУ:
В зависимости от характера изменения задающего воздействия во времени:
Стабилизирующие - алгоритм функционирования которых содержит предписание поддерживать значение управляемой величины постоянным(x(t) xз = const). Стабилизирующие АСУ самые распространенные в промышленной автоматике. Пример: система регулирования возбуждения синхронного генератора.
Программные- алгоритм функционирования которых содержит предписание изменять управляемую величину в соответствии с заранее заданной функцией времени (x(t) xз(t) = fп(t)). Пример: система управления активной мощностью нагрузки синхронного генератора на электрической станции в течение суток.
Следящие - алгоритм функционирования которых содержит предписание изменять управляемую величину в соответствии с заранее неизвестной функцией времени (x(t) xз(t) = fс(t)).
В зависимости от конфигурации цепи воздействий:
разомкнутая система - система, в которой входными воздействиями ее управляющего устройства являются только внешние (задающее и возмущающее) воздействия y(t) = Ay xз(t)
замкнутая система - система, в которой входными воздействиями ее управляющего устройства являются как внешнее (задающее), так и внутреннее воздействия y(t) = Ay (t), где (t) = xз(t) - x (t) – сигнал ошибки.
комбинированная система - система, в которой входными воздействиями ее управляющего устройства являются как внешние (задающее и возмущающее), так и внутреннее (контрольное) воздействия
y(t) = Aз (t) + Aв z(t)
Эффективность работы комбинированной АСУ всегда больше, чем у порознь функционирующих замкнутой или разомкнутой систем.
В зависимости от способа выработки управляющего воздействия:
беспоисковые - АСУ, в которой управляющее воздействие вырабатывается в результате сравнения истинного значения управляемой величины с заданным значением;
поисковые - АСУ, в которой управляющее воздействие формируется с помощью пробных управляющих воздействий и путем анализа результатов этих пробных воздействий.
Особый класс АСУ образуют системы, которые способны автоматически приспосабливаться к изменению внешних условий и свойств объекта управления, они называются адаптивными системами. В составе такой АСУ есть дополнительное устройство, которое меняет алгоритм управления так, чтобы АСУ осуществляла заданный алгоритм.