70

1. Автоматическое управление. Системы автоматического управления. Область применения.

АТП – автоматизация тепловых процессов.

Управление – это целенаправленная деятельность.

Управление технической системы – выработка управляющего воздействия, которая обеспечивает заданное состояние объекта или процесса.

Основой управления является информация о реальном протекании технологических процессов.

Регулирование – это управление техническими объектами и технологическими процессами.

ИСУП – информационная система управления предприятием.

АСУТП – автоматическая система управления технологическими процессами.

АСР = САР – система автоматического управления

АСУ = САУ – автоматическая система управления

Теория автоматического управления определяет принципы построения систем управления, исследует процессы, которые происходят в системе управления.

Применение автоматических систем.

Высокоточное производство, высокоскоростные процессы, массовое производство, масштабные объекты, опасные производства.

Иерархия систем автоматического управления

Системы управления представляют собой иерархическую структуру, изображенную на рисунке 4.12. В нижнем уровне иерархии системы управления находятся управляющие устройства – регуляторы (Р), второй уровень формируется из локальных автоматических систем регулирования (АСР).

Рис.4.12 Иерархия систем автоматического управления

Несколько АСР могут быть объединены в автоматическую систему управления технологическим процессом (АСУТП).

В настоящее время высшим иерархическим уровнем систем управления являются автоматизированные системы управления предприятием (АСУП). Они позволяют сбалансировано управлять всеми видами ресурсов, используемыми предприятием.

2. Объекты управления. Воздействия на объекты управления.

Объекты управления – это динамическая система, имеющая набор входных и выходных параметров. Часть выходных могут быть регулируемыми величинами. Входные параметры делятся на управляемые воздействия и возмущающие воздействия.

f – неконтролируемое внешнее воздействие (помеха)

z – задание

y - управ-ая величина

u - управ-ая величина

u(t), z(t) - динам-ие хар-ки

F возникает по 2^ум причинам:

1. От изм-ия состояния внешней среды;

2. От изм-ия нагрузки.

Y(z,u,f,t) - динамическая

Y (z,u,f) – статическая

3. Объекты управления. Статические и динамические характеристики. Режимы эксплуатации.

4. Устойчивость объектов управления.

Под устойчивостью объекта понимается его способность возвращаться к состоянию равновесия после снятия возмущений, вызвавших нарушение указанного равновесия.

Объекты управления могут быть устойчивыми, неустойчивыми и нейтральными. Характер движения в переходном процессе отражает степень (запас) устойчивости системы.

Объект (система) называется неустойчивым, если при возмущениях в системе возникают расходящиеся колебания, амплитуда которых со временем увеличивается.

Устойчивым считается объект, чье движение к состоянию равновесия носит характер затухающих колебаний.

Переходный процесс нейтрального объекта имеет вид незатухающих колебаний с постоянной амплитудой (автоколебания). Они возникают на границе устойчивости.

Устойчивость всякой системы автоматического управления определяется динамическими свойствами составляющих ее элементов.

Обычно требуемая устойчивость обеспечивается за счет настройки параметров управляющих устройств.

Для комплексной оценки работы системы автоматического управления выполнение требований устойчивости обязательно, но недостаточно. Система может быть устойчивой, но переходный процесс происходит слишком медленно или отклонения регулируемой величины превышают допустимые пределы. Поэтому для оптимизации важно оценить характер переходных процессов в системе управления. Такая оценка производится по показателям качества управления. Качество переходного процесса, изображенного на рис.4.3, после возникновения возмущения может быть охарактеризовано следующими показателями:

• максимальным отклонением управляемой величины от нового установившего значения ;

• длительностью переходного процесса ;

• степенью затухания переходного процесса.

x_вых

t

Р и с. 4.3. Показатели качества переходного процесса.

Перечисленные показатели не дают полной оценки качества управления. Более обобщенное представление дают интегральные критерии качества, характеризующие переходный процесс в целом. Простейшая интегральная оценка имеет вид:

(4.1)

Величина этой оценки соответствует площади под кривой переходной процесса, чем она меньше, тем выше качество управления.

Для колебательных процессов применяется квадратичный интегральный критерий:

(4.2)