Студопедия


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

Автоматическое управление и регулирование




Глава I. Основные понятия и определения в теории автоматического управления

Теория автоматического управления является фундаментом, на котором базируется подготовка инженера по специальности 220201 «Управление и информатика в технических системах». Изучение этого курса, опирающееся на знание математики, физики, теоретических основ электротехники, электроники, в свою очередь необходимо для понимания таких важных дисциплин, формирующих образование инженера по указанной специальности, как «Оптимальные и адаптивные системы», «Локальные системы управления», «Систематическая динамика» и др.

Теория автоматического управления – одна из важнейших технических наук общего применения. Она дает теоретическую базу исследования и практического применения любых автоматизированных систем во всех областях техники.

Большой опыт, накопленный в автоматизации, показывает, что, несмотря на существенные различия многообразных технических процессов, техника управления ими основывается на ряде правил и законов, общих для многих из этих процессов. Более того, ряд законов управления оказывается общим не только для технических устройств, но и для живых организмов и даже для определенных явлений общественной жизни людей.

Известно, что изучение законов управления, общих для технических устройств, живых организмов и общества, составляет предмет кибернетики, которая занимает приоритетные позиции в системе человеческих знаний. Без ее наиболее развитой прикладной инженерной части (технической кибернетики), связанной с управлением техническими системами, немыслимо современное производство. Нас в дальнейшем будет интересовать одна из важнейших частей технической кибернетики – автоматическое управление. Кибернетика- наука об оптимальном, целенаправленном управлении сложными системами – основывается на изучении объектов управления при внешних воздействиях на них, получении информации о протекании процессов в этих объектах и на выработке управляющих воздействий.

Качественный скачок в развитии автоматического управления был совершен, когда с системы стали включать быстродействующие ЭВМ. Развитие вычислительной техники привело к созданию больших автоматических систем для управления сложными производственными процессами и целыми отраслями промышленности.

Автоматизация производственных процессов – одно из основных направлений технического прогресса, основа повышения производительности труда, так как позволяет увеличить производительность технологического персонала, улучшает качество продукции, повышает безопасность работы, а также позволяет осуществлять новые высокоинтенсивные процессы, не допустимые при ручном управлении.




Элементарная база автоматики прошла несколько этапов своего развития:

На первом этапе широко использовали релейно-контактную аппаратуру: реле, магнитные пускатели, распределители, переключатели и т.д. В 30 годы прошлого столетия широкое распространение в промышленной автоматике получили электронные лампы и различные электровакуумные приборы. Эти приборы из-за ряда недостатков не были приспособлены для широкого пользования в автоматике. Ограниченный срок службы, низкая виброустойчивость, работа только при положительных температурах и относительной влажности не выше 80%, отсутствия мгновенной готовности к действию из-за наличия цепей разогрева и другие недостатки сдерживали их внедрение в производственные процессы.

На втором этапе, который относится к 50-60-м годам ХХ века, появились полупроводниковые элементы: диоды, триоды, тиристоры, симмисторы и т.д. Эти элементы стали широко использоваться при автоматизации процессов, так как они имели неограниченный срок службы, высокую виброустойчивость, мгновенную готовность к действию, широкий диапазон мощностей, легко компоновались с другой аппаратурой и исполнительными механизмами. Одновременно был создан широкий класс гидравлических и пневмонических логических и функциональных элементов. Эти элементы были дешевле и проще по устройству, взрыво- и пожаробезопасны (так как они без электрических цепей), имеют большую коррозийную стойкость и высокую безотказность работы.

На третьем этапе, 70-е годы, появилось новое направление в создании узлов автоматики и вычислительной техники на принципиально новых элементах, которые были названы интегральными микросхемами. Эти элементы обусловили существенную микроминиатюризацию автоматических устройств.



На четвертом (сегодняшнем) этапе происходит широкое внедрение вычислительной и микропроцессорной техники. Как интегральные, так и функциональные элементы выполняют на так называемых твердых схемах, представляющих собой монолитные полупроводниковые блоки с неоднородной структурой, принцип действия которых основан на физических свойствах твердого тела. Интегральные и функциональные микросхемы - основная фундаментальная база развития новой электронной аппаратуры, характеризующейся высокой надежностью работы из-за отсутствия внутрисхемных соединений и хорошей защиты отдельных ее компонентов от внешних воздействий.

Вместе с тем, очевидно, что для получения хорошего качества продукции в любом технологическом процессе требуются дополнительные операции, должным образом направляющие подводимую энергию. Например, надо управлять температурой, давлением и другими факторами в химическом реакторе, чтобы обеспечить высокое качество выходного продукта при высокой производительности.

В технических процессах можно выделить рабочие операции и операции управления. Рабочие операции представляют собой такие действия, непосредственным результатом которых является требуемая обработка материала, энергии или требуемое перемещение материала. Рабочие операции сопряжены с затратами энергии; если они выполняются человеком, то на их выполнение затрачивается его физическая сила.

Операции управления иногда обособлены от рабочих операций (например, в автомобиле рабочая операция – вращение колес – совершается двигателем, а операция управления ходом машины возложена на водителя), а иногда тесно с ним связаны (например, кузнец, ударяя молотом по поковке, одновременно выполняет и рабочую операцию удара, и операцию управления ударом). Операции управления требуют определенной квалификации исполнителя; на них затрачивается в основном интеллектуальный труд человека.

Замена труда человека в рабочих операциях работой механизмов и машин называется механизацией. В механизированном производстве человек еще не освобожден от функции управления и наблюдения за процессом. Замена труда человека в операциях управления действиями технических управляющих устройств называется автоматизацией. Для проведения автоматизации нужны знания, базирующиеся на теории автоматического управления.

В литературе встречаются термины ТАУ (теория автоматического управления) и ТАР (теория автоматического регулирования). Это не одно и то же, ТАР есть составная часть ТАУ и связана с понятием автоматического регулирования.

Автоматическим регулированием называется процесс поддержания постоянной некоторой заданной величины, характеризующий процесс, или изменение ее по определенному закону, выполняемый автоматически действующим устройством.

ТАР, как научная дисциплина, сложилась к середине сороковых годов прошлого века. Управление охватывает большой круг задач.

Под автоматическим управлением понимается автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основе определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления.

Сравнивая определения автоматического регулирования и автоматического управления, можно заключить, что все задачи автоматического регулирования входят в состав задач автоматического управления как более простые случаи. Кроме того, задачи автоматического управления охватывают такие вопросы, как обеспечение оптимальности работы систем управления, адаптация к изменяющимся внешним и внутренним условиям работы и т.п.

ТАУ, как научная дисциплина, переживает стадию формирования. Ряд проблем, выходящих за пределы классической ТАР, еще находятся в стадии становления. В данном курсе предполагается рассматривать вопросы, связанные только с автоматическим регулированием.





Дата добавления: 2014-02-02; просмотров: 2825; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9116 - | 7228 - или читать все...

Читайте также:

 

3.81.28.94 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.


Генерация страницы за: 0.002 сек.