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.