Платонова Ирина Васильевна.

Литература: Чипурнов А. И. Судовая Электроавтоматика., Акулов Ю. И. Судовая электроника и Электроавтоматика. Иванов В. И. Электрические средства автоматизации речных судов.

Автоматика – это наука об общих принципах и методах построения автоматических систем, те систем выполняющих поставленные перед ними цели без непосредственного участия человека.

Автоматизация – это использования принципов автоматики, а так же технических средств, реализующих эти принципы в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и на морском флоте.

Судовой системой управления называется система реализующая алгоритм управления техническими средствами судна путем сбора, преобразования, передачи и отображения информации, выработке управляющих воздействий на исполнительные органы управляемых объектов.

Автоматические системы делятся на два основных класса: Циклические (разомкнутые) и Ациклические (замкнутые действующие на принципе обратной связи).

Принцип обратной связи заключается в том, что оптимальное поведение объекта (двигателя, судна) сравнивается с его действительным поведением и получающаяся при этом ошибка используется для того чтобы свести её к нулю или сохранить в заданных пределах.

Регулятор автоматический – устройство или комплекс устройств в системе автоматического регулирования, которая вырабатывает воздействие на объект в соответствии с принятым законом регулирования. (На транспорте используют автоматические регуляторы давления, температуры, скорости, электрического напряжения и тп.)

Управление – процесс, обеспечивающий необходимое протекание технологических процессов.

• Ручное (При ручном управлении воздействие на управляющий орган воздействует человек оператор, наблюдающий за ходом протекающего процесса.)

• Автоматическое (Воздействие на управляемый орган воздействует специальное управляющее устройство. Управление происходит без непосредственного участия оператора, его задачей является включение/выключение системы, переключение программ управления, введение команд и контроль за функционированием)

Автоматическое управление – это совокупность операций необходимых для пуска, автоматической защиты устройств и остановки процесса.

Автоматическая защита—автоматическое управление техническими средствами, обеспечивающее предотвращение аварийной ситуации.

Управляемый объект – устройства или их комплекс, которые нуждаются в специально организованных внешних воздействиях, для достижения заданных целей функционирования.

Величины, выражающие внешнее влияние на объекты называются воздействиями.

Воздействия, вырабатываемые управляющим устройством или задаваемые оператором называются управляющими воздействиями.

Воздействия на объект не зависящие от системы управления, называются возмущающими воздействиями.

Алгоритм управления – совокупность формальных правил, обработки информации с целью выработки управляющих воздействий на объект для выполнения им заданного алгоритма функционирования.

По-характеру выполнения процесса управления различают:

• Дистанционное управление (ДУ) – управление при котором задаваемые команды исполняются при воздействии человека на органы управления, расположенные на некотором расстоянии от объекта.

• Дистанционное автоматизирование управление (ДАУ) – управление с автоматическим выполнением по команде оператора функционально связанных операций сбора и обработки информации о состоянии объекта и внешней среды, выработке решений о воздействии на исполнительные органы объекта и их исполнения.

Органы управления судовыми механическими средствами располагаются на пультах управления.

Пульты управления находящиеся около объектов управления называются местными.

Пульты управления, которые размещают на командных постах (ЦПУ).

Автоматическим регулирование называется поддержание постоянными или изменение по заданному закону параметров, влияющих на работу объекта регулирования, осуществляемое без участия человека.

Каждый объект управления (регулирования) имеет управляемый параметр и исполнительный орган.

Управляемый параметр – это физическая величина, которая характеризует работу системы и подлежит регулированию. (Курс, скорость, напряжение генератора, частота вращения, температура и тд.)

Исполнительный орган – это элемент или техническое устройство, осуществляющее непосредственное воздействие на объект управления по сигналам управления. (Рейка топливного насоса, обмотки возбуждения.)

Комплексные системы управления (КСУ) техническими средствами – это единые системы, управляющие всеми средствами судна.

Составными частями КСУ являются:

• Информационная судовая система.

• Групповая система управления.

• Система технического диагностирования.

САР служит либо для поддержания в заданных пределах, или на постоянных уровнях какого- то параметра, либо для обеспечения протекания производственного процесса, по заданному заранее или в зависимости от определенных условий закону. САР сочетает контроль, какого либо параметра, называемого регулируемым, который характеризует протекающий в регулируемом объекте процесс, и воздействие на этот процесс в нужном направлении. В этой схеме датчик выполняет функцию измерения, регулируемой величины (скорости, давления) объекта управления. К объектам управления относятся локомотивы, летательные аппараты, судна. Датчик преобразует регулируемую величину, пропорциональную ей другую физическую величину, обычно электрическую, удобную для воздействия на элемент сравнения. Задающий орган служит для задания, установленного значения регулируемой величины. Это значение может устанавливаться постоянным или меняться по определенному закону.

Элемент сравнения обеспечивает сравнения заданного и фактического сравнения, регулируемой величины и вырабатывает сигнал на своем выходе, пропорциональный разности этих величин, с учетом знака. Сигналы, поступающие на вход элемента сравнения, должны иметь одинаковую физическую природу, Чаще всего это электрические сигналы, напряжения или токи. При наличии разницы между заданным и фактическим значениями, регулируемой величины, элемент сравнения передает воздействия на исполнительный орган, который восстанавливает заданное значение, регулируемой величины, объекта управления. Функцию исполнительного органа выполняют такие элементы автоматики, как электрические двигатели, заслонки, муфты. Таким образом, САР представляет собой замкнутую цепь воздействия: Объект управления воздействует на датчик, датчик на элемент сравнения, элемент сравнения, через исполнительный орган, снова на объект управления. Замкнутая цепь воздействия состоит из двух основный частей:

1. Объект управления – датчик – элемент сравнения. Осуществляет функцию контроля значения регулируемой величины.

2. Элемент сравнения – исполнительный орган – объект управления. Выполняет функцию управления регулируемой величины.

Классификация систем автоматического регулирования

• По-характеру изменения задающего воздействия:

  • Системы стабилизации. В процессе работы на систему действуют помехи, благодаря стабилизации действии помех уменьшается или полностью устраняется. (Стабилизация напряжения, частота судовой сети, курс судна)

  • Программного регулирования. В которых задающее воздействие (входной сигнал) изменяется с течением времени по заданной программе. По такому же закону должна изменяться регулируемая величина во время работы системы. (Станки с программным управлением)

  • Следящие. (Системы наведения зенитных ракет на цель.) Задающим воздействием является движение цели, а регулируемой величиной движение АА ракеты.

• По-характеру зависимости между значениями регулируемой величины и внешнего возмущающего воздействия и входной величины, подразделяются на Статические и астатические.

  • Статические – значение регулируемой величины в каждом конкретном случае зависит от внешнего возмущающего воздействия. (Частота вращения дизеля от нагрузки.)

  • Астатические – системы, у которых регулируемая величина поддерживается постоянной, при изменении нагрузки.

• По способу воздействия на измерительных устройств на исполнительные элементы.

  • Прямого действия – системы, в которых измерительное устройство само воздействует на исполнительное устройство.

  • Непрямого действия -- автоматические системы, в которых измерительное устройство воздействует на исполнительное через усилитель.

• По-характеру передачи воздействия от одних устройств на другие:

  • Непрерывного – при изменении регулируемой величины непрерывно изменяются величины во всех элементах системы, то есть в ней осуществляется постоянная функциональная связь, между всеми элементами. То есть сигнал на выходе каждого элемента является непрерывной функцией воздействия и времени. (Регулятор угловой скорости коленчатого вала двигателя)

  • Прерывистого (дискретного) – непрерывному изменению соответствует прерывистое воздействие.

• Релейные – системы, имеющее релейное устройство. (релейное устройство – замыкает или размыкает цепь воздействие при достижения определенных значений входной величины. (Регулирование температуры воды во вспомогательных котлах.)).

• Импульсные – цепи регулирования имеют одно или несколько импульсных устройств. Импульсное устройство осуществляет преобразование непрерывного входного сигнала в коротко временные импульсы. (свето-импульсные отмашки.)

• По принципу организации

  • Неадаптивные

  • Адаптивные – приспосабливаются к изменяющимся внешним условиям и перестраиваются так, чтобы компенсировать вызванные изменения, обеспечивая при этом необходимую точность регулирования.

    • Самонастраивающие системы

• По-виду уравнений, описывающих работу автоматической системы:

  • Линейные – системы, которые описываются линейными дифференциальными уравнениями.

  • Нелинейные

• По-числу управляющих и управляемых переменных:

  • Одномерные – когда регулирование происходит по одному параметру.

  • Многомерные – регулирование происходит по нескольким параметрам. (судовой дизель, с регуляторами температуры, частоты и тп)

    • Несвязанные – каждый регулятор регулирует только один параметр.

    • Связанные – каждый регулятор воздействует не только на свою регулируемую величину, но и на регулируемую величину другого регулятора. Делается тогда, когда регулируемые величины зависят одна от другой и изменение одной приводит к изменению другой.

• Системы телемеханики – отличаются от систем автоматики наличием дополнительных устройств (приемники, передатчики, линии связи.) В системах автоматики расстояние между объектом управления или контроля и пунктом управления или контроля невелико. Если же это расстояние большое то системы автоматики преобразуются в системы телемеханики. По характеру выполняемых функций системы телемеханики подразделяются на системы:

  • Телеизмерения

  • Телесигнализации

  • Телеуправления

  • Телерегулирования