Големина на текста:
Раздел І. СИСТЕМИ ЗА АВТОМАТИЧНО УПРАВЛЕНИЕ
1. Предмет на теорията на автоматичното управление /ТАУ/
Теорията на управлението е наука, разработваща и изучаваща методите и средствата за
управление на системите и протичащите в тях процеси. Предмет на теорията на управлението се
явява не само материалното производство, но и много сфери, свързани с човешката дейност:
административно управление, проектиране и конструиране, информационно обслужване, научни
изследвани и много други. Теорията на управлението, като научно направление, се е развила в ХХ
век на база теорията на автоматичното регулиране, която се заражда и развива през ІХ век във връзка
с необходимостта от устройства (регулатори) , които да поддържат устойчив режим на работа на
широко внедряващите се по това време в промишлеността и транспорта.
Ако се вгледаме внимателно, ще забележим колко много дейности се извършват без прякото
участие на човек. Това е благодарение на съществуващи автомати или системи за управление.
Автоматите реализират определен брой строго определени операции. Например:
включват/изключват осветлението при откриване/отсъствие на движение в определена област;
осъществяват отваряне на врати при приближаване до тях и после ги затварят; продават билети,
кафе, безалкохолни напитки и др.
Автоматичните системи осигуряват желано изменение във времето на определени физични
величини или поддържат постоянни техни стойности. Например: плавно променят светлинния поток
на осветителните тела в зависимост от околната осветеност, поддържат зададена температура (както
е при климатиците), реализират определен курс и височина на полета на летателни апарати при
автопилотите, променят параметрите на стружката при роторните багери, така че да се осигури
зададена производителност при минимална енергоемкост и др.
Обект на теорията на автоматичното управление са системите за автоматично управление
/САУ/. Нейни основни задачи са:
? анализ на динамичните свойства и оценка на качеството на функциониране на САУ;
? синтез на функционална структура на системите и алгоритми за управление така че да се
постигне желаното поведение на системата.
Паралелно с това, ТАУ играе съществена роля при реализация на алгоритми за управление,
внедряване на системи за управление и тяхното изпитване, разработването на системи за
автоматизирано проектиране на системи за управление, при проектиране на информационно-
измервателни системи и др.
Съвременната теория на автоматичното управление заема едно от водещите места в
техническите науки и е пряко свързана с приложната математика и компютърната техника. Тя се
явява фундамент за всички специализиращи дисциплини, разглеждащи въпроси от областта
управлението на електрозадвижванията, мехатрониката, автоматизацията на машини, агрегати и
технологични процеси и др.
2. Елементи на системите за автоматично управление
Независимо от голямото си разнообразие, в структурата на САУ винаги участват два елемента
– обект за управление /О/ и управляващо устройство /УУ/(фиг. І.1).
Фиг. І.1.
Обектът за управление може да бъде най-различен – машина, агрегат, технологичен процес.
Например мелничен агрегат за смилане на руда, роторен багер, трошачка, автомобил, атомен
реактор, колектив от хора натоварен с изпълнението на дадена задача и т.н.
Всяко устройство или процес може да бъде обект за управление, ако върху него могат да се
прилагат целенасочени въздействия, чрез които да се променя състоянието му.
1
Целенасочените въздействия, чрез които може да се променя състоянието на обекта, се
наричат управляващи въздействия. Ще ги означаваме с u(t). Те се формират от управляващите
устройства и се подават на изпълнителните механизми или регулиращите органи на обекта.
Изходните сигнали y(t) характеризират резултатите от работата на обекта. Много често те
носят информация за качествените и количествени характеристики на изходния продукт като
например местоположение на летателно тяло, температура и влажност в климатизирано помещение,
производителност, специфичен разход на енергия и др.Изходите трябва да бъдат поддържани на
зададено ниво или променяни по желан начин чрез управляващото устройство.
На входа на управляващото устройство постъпва заданието (входа ) v(t). То е константа или
променлива, която задава желаната стойност или желания начин за промяна на изхода. Например:
зададена производителност; желана осветеност в помещение; курс и височина на полет на самолет
и др. Когато източникът на заданието е човек, системата се нарича автоматизирана. Ако сигналът
v(t) се формира в резултатна изменение на някакви външни условия, системата се нарича
автоматична. Например асансьорът се явява автоматизирана система. Управлението на движението
му стартира след подаване на заявка за от човек за придвижване до определен етаж. Автопилотът е
типичен пример за автоматична система. Корекции в курса се правят при всяко отклонение на
текущите координати спрямо предварително зададените.
Обикновено на реалните обекти са подложени на случайни смущения. Те не могат да бъдат
целенасочено променяни, но влияят на поведението на обекта. Например за двигателя за постоянен
ток основно смущаващо въздействие е статичния съпротивителен момент, приложен на вала на
двигателя. За трошачен агрегат основните смущаващи въздействия са едрината на постъпващия за
трошене материал и неговите физико-механични свойства. За автоматичната система за
автопилотиране това са скорост на вятъра, атмосферно налягане, промени в метеорологичната
обстановка. Обикновено за всеки реален обект броят на смущаващите фактори е значителен, като
повечето от тях са независими един от друг. Съвкупното влияние на всички смущаващи въздействия
се представя като еквивалентно или обобщено смущаващо въздействие z(t). Смущенията са
причината при постоянни стойности на управляващите въздействия да се регистрират различни
стойности на изходните параметри.
Под управление се разбира всяка целенасочена промяна на управляващите въздействия в
рамките на предварително определени допустими граници, с цел постигане на желано състояние на
изходите на обекта. Ако липсват смущения, задачите за управление са лесно решими. Достатъчно е
да се определи при всяко желано състояние на изходите какво трябва да е управляващото
въздействие. Това лесно може да се реализира чрез аналитични, експериментални или
експериментално-статистически методи. За съжаление, реални обекти за управление, които не са
подложени на смущения, практически не съществуват. Причината е, че функционират в реална
среда, която по някакъв начин оказва влияние на поведението им. Затова, основен интерес в ТАУ
представляват методите за изграждане на системи за управление на обекти, подложени на
смущаващи въздействия със случаен характер. Основната задача на всяка САУ е неутрализиране на
влиянието на смущенията.
Процесът на управление е свързан с реализация на следните основни операции:
- получаване на информация за задачата за управление;
- получаване на информация за резултатите от управление;
- анализ на получената информация и взимане на решение;
- изпълнение на решението, т.е. формиране на управляващо въздействие.
Нека да разгледаме една електрическа пещ, в която трябва да се поддържа температура,
определена от оператора. САУ трябва да следи за датчика на температура за да е налична
информация за текущото задание. Чрез измервателен прибор може да се следи температурата в
пещта (резултат от управлението). Анализът на получената информация в най-простия случай може
да се сведе до сравнение на зададената и измерената температура и взимане на решение дали за
достигане на заданието тя трябва да се повиши или намали. Изпълнението на управлението може да
се състои във включване или изключване на нагревателите или промяна на силата на тока, протичащ
през тях.
3. Принципи на управление
2
Принципите за изграждане на САУ са общи и не зависят от физическата същност на обектите
за управление.
САУ могат да имат отворена или затворена структура и тя определя принципите за
управление.
3.1. САУ с отворена структура
3.1.1 Регулиране по задание
Структура на такава САУ е представена на фиг. І.1. При нея управляващото устройство
формира управляващи въздействие само на база заданието, т.е. u(t)=f(v(t)). За да е възможно
използването на такава структура е необходимо зависимостта y(t)=f(u(t)) :
-да е предварително известна и то с достатъчна за управлението точност;
-да не се променя във времето или законът на изменението и да е предварително известен с
достатъчна точност.
При тази структура точността на изпълнение на заданието зависи от точността на намерената
зависимост y(t)=f(u(t)) и от характера и интензивността на обобщеното смущаващо въздействие.
Затова тя е приложима само когато:
-е налична достатъчна точна информация за свойствата на обекта и те не се менят във времето;
-смущаващите въздействия отсъстват или са с пренебрежимо малко влияние.
Ако има значими смущаващи въздействия, каквито са повечето реални случаи, изходът ще се
различава съществено от заданието и следователно САУ няма да изпълни задачата си. Например
никой не би реализирал дори проста система за управление на асансьор с използване на тази схема.
При едно и също задание за преход от един етаж на друг и следователно еднакво управление,
крайното позициониране на кабината ще е различно и то ще зависи от натоварването на асансьора.
3.1.2.Регулиране по смущение (принцип на компенсацията)
Структура на САУ с регулиране по смущение е представена на фиг. І.2.
Фиг. І.2.
Тя, подобно на регулирането по задание, също е от отворен тип и изходът не се контролира.
Съществената особеност е, че в управляващото устройство се въвежда информация за основното
смущаващо въздействие. Управлението се формира на база заданието и доминиращото смущаващо
въздействие - u(t)=f(v(t),z(t)). Отчитането на z(t) води до ограничаване на нежеланите промени на
изхода в резултат на смущенията. За да се реализира тази схема на управление е необходимо:
- смущаващото въздействие да е измеримо;
- да се познава достатъчно точно влиянието на смущението върху изхода, т.е. да е известна
зависимостта на y(t) от z(t) при всяка стойност на u(t).
Основното предимство на този принцип на управление е високото бързодействие с което се
отчита смущението при формиране на управляващото въздействие. Съществен недостатък е
невъзможността да се отчитат всички смущения. Обикновено се работи с отчитане на едно, основно
(доминиращо) измеримо смущение. Неотчитането на всички смущения води до непълна компенсация
на еквивалентното смущение. Още по тежка е ситуацията, когато съществени смущаващи
въздействия са неизмерими в реално време. Например при работата на роторните багери не могат
пряко да бъдат измерени физикомеханичните свойства на изземваната в даден момент маса или
степента на износване на зъбите на кофите. В същото време и двата параметъра оказват влияние на
специфичната енергоемкост при процеса копаене, която често е целеви изходен параметър при
автоматизация на тези добивни машини. В подобни случаи могат да се използват косвени показатели
за оценка на интересуващите ни параметри, като например амплитуда и честота на вибрациите в
характерни точки от металната конструкция на роторния багер, но това също води до значително
влошаване на компенсиращите свойства на тази схема за регулиране. Недостатък на тази схема е и
3

Това е само предварителен преглед

За да разгледате всички страници от този документ натиснете тук.
Последно свалили материала:
ДАТА ИНФОРМАЦИЯ ЗА ПОТРЕБИТЕЛЯ
12 юли 2021 в 13:35 учител на 42 години
10 юли 2021 в 12:29 студент на 41 години от София - Технически университет, факулетет - Факултет Автоматика, специалност - Автоматика, информационна и управляваща техника, випуск 2023
06 юни 2021 в 12:36 в момента не учи на 25 години
13 май 2021 в 19:12 в момента не учи
 
 
Онлайн тестове по Автоматика, изчислителна техника
Тест по електрически елементи на системите за автоматизация
тематичен тест по Автоматика, изчислителна техника за Ученици от 11 клас
Общи сведения и видове датчици. Електрически генераторни датчици. Параметрични датчици. Сравняващи устройства. Изпълнителни механизми и регулиращи органи. Тематичен тест по автоматика и изчислителна техника. Въпросите са само с един верен отговор.
(Лесен)
22
34
1
24.08.2012
test 343434
изпитен тест по Автоматика, изчислителна техника за Родители от 2 клас
test 343434
(За отличници)
35 минути
1
13
1
11.09.2014
» виж всички онлайн тестове по автоматика, изчислителна техника

ТАУ- теория на автоматичното управление

Материал № 1414360, от 02 май 2021
Свален: 6 пъти
Прегледан: 13 пъти
Предмет: Автоматика, изчислителна техника
Тип: Учебник
Брой страници: 83
Брой думи: 22,886
Брой символи: 143,139

Потърси помощ за своята домашна:

Имаш домашна за "ТАУ- теория на автоматичното управление"?
Намери бързо решение, с помощтта на потребители на Pomagalo.com:

Последно видяха материала