Основные понятия и определения
Тема 1.1 Общие сведения о системах автоматизации.
Цель: Усвоить терминологию предмета, получить представление о классификации автоматических систем, иметь чёткое представление об основных элементах автоматических систем и присущих им общих параметрах, иметь представление о фундаментальных принципах управления и роли обратной связи.
Автоматика, как и любая техническая наука, имеет свою терминологию.
Любой технологический процесс характеризуется физическими величинами, называемыми показателями процесса. Для одних процессов показатели могут быть постоянными, для других допускается их изменение в данных пределах по определённому закону.
Совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнению технологического процесса в каком – либо устройстве или ряде устройств (системе), выполняющих один и тот же технологический процесс, называется алгоритмом (законом) функционирования устройства (системы).
Устройство или совокупность устройств, осуществляющих тот или иной технологический процесс и нуждающихся в специально организованных командах извне для выполнения алгоритма функционирования, называют управляемым объектом. Каждый управляемый объект должен иметь устройство, называемое управляющим органом, при изменении положения или состояния которого показатели процесса будут изменяться в заданных пределах или в заданном направлении.
Совокупность предписаний, определяющая характер воздействий извне на управляемый объект с целью выполнения им заданного алгоритма функционирования, называется алгоритмом управления.
Физические показатели объекта, которые преднамеренно изменяются или сохраняются неизменными в процессе управления, называются управляемыми (регулируемыми) величинами (координатами).
Управлением называется преднамеренное воздействие на управляемый объект, обеспечивающее достижение определенных целей самим технологическим процессом. Управление, осуществляемое без непосредственного участия человека, называется автоматическим. Если управление осуществляется с участием человека, то оно называется ручным.
Автоматическим управляющим устройством называют техническое устройство, осуществляющее воздействие на управляемый объект в соответствии с заложенным в нем алгоритмом управления.
Совокупность управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой в соответствии с алгоритмом управления, называют автоматической системой управления (АСУ).
Техническое устройство, предназначенное для автоматического поддержания постоянного значения показателей процесса регулирования или изменения этих показателей по какому-либо требуемому закону, называют автоматическим регулятором.
Сочетание объекта регулирования с автоматическим регулятором принято называть автоматической системой регулирования.
Воздействием в автоматике называют взаимодействие между автоматической системой и внешней средой или одной ее части на другую, при котором в ней происходят изменения.
Внутренними воздействиями называют такие, которые передаются от одной части автоматической системы на другую, образуя последовательную цепь воздействий, обеспечивающих протекание технологического процесса с заданными показателями. Такие воздействия называют управляющими и обозначают как z (t).
Внешние воздействия подают на вход системы намеренно в соответствии с алгоритмом функционирования, обозначают через х (t) и называют задающими, которые поступают непосредственно на систему (объект) из внешней среды и носят незапланированный, зачастую случайный характер, обозначаются через F (t) и называются возмущающими воздействиями.
Под влиянием х (t) в автоматической системе происходят различные количественные и качественные изменения, в результате чего управляемые (регулируемые) величины, обозначаемые как y (t) приобретают заданные значения или получают требуемый характер изменения.
Значение управляемой величины, предусмотренное алгоритмом функционирования, называется предписанным, а измеренное (фактическое) - действительным.
Кроме того, в соответствии с принятой терминологией задающие воздействия х (t) называют входными, а управляемые величины y (t) - выходными (для системы в целом или отдельного элемента).
Возмущающие воздействия F(t) подразделяют на основные и второстепенные. К основным относят такие, которые оказывают наибольшее влияние на управляемые (регулируемые) величины y (t). Если влияние возмущающих воздействий на управляемые величины y (t) незначительно, то их считают второстепенными.
Таким образом, на основании рассмотренных понятий и принятых обозначений можно сделать вывод, что управлять объектом - это значит вырабатывать управляющее воздействие z(t) с таким расчетом, чтобы управляемая (регулируемая) величина y(t) изменялась по заданному закону и с требуемой точностью независимо от влияния на объект возмущающего воздействия F(t).
Если в системе только одна управляемая величина, то систему называют одноконтурной; если же управляемых величин, характеризующих технологический процесс, несколько, причем изменение одной влияет на другие, то систему считают многоконтурной.