ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ АВТОМАТИКИ

Рис.1. Структура системы управления объектом.

При любом виде управления всегда существует некоторый результат этого управления, который формируется на выходе объекта управления. Для получения этого результата на вход объекта управления подается управляющее воздействие, которое в свою очередь формируется устройством управления. Часть этого результата в виде информации возвращается обратно на устройство управления через канал обратной связи. Обратная информационная связь необходима для уточнения величины управляющего воздействие на объект и для контроля за состоянием этого объекта. Информация в системе управления может быть представлена в форме сигнала, который может быть; управляющим, задающим, возмущающим и корректирующим. Объект управления и устройство управления подвергаются воздействию со стороны внешней среды в форме внешнего воздействия. Это воздействие, как правило, всегда ухудшает результат управления.

4.2. Функциональные структуры систем управления.

Способ формирования управляющего воздействия на объект управления определяет вид управления, которое по этому признаку может быть:

· Ручным;

· Автоматическим;

· Автоматизированным.

4.2.1.. Ручное управление

При ручном управлении управляющее воздействие на объект управления производится непосредственно человеком через его мускульное воздействие или через технические устройства, усиливающие это воздействие. Структура этого вида управления показана на рис. 2.

Если мускульного воздействия человека достаточно для управления объектом то человек-оператор (субъект управления) пропорционально формирует это воздействие своим мускульным усилием. И наоборот, если величина сопротивления управлению объектом превышает мускульные возможности субъекта, то в системах ручного управления используются различного типа усилители мускульного воздействия, с помощью которых он в форме управляющего воздействия воздействует на объект управления.

Рис.2. Структура системы ручного управления объектом.

Пример: Использование только мускульного усилия ног велосипедиста достаточно для торможения велосипеда и совершенно не достаточно для торможения подобным образом автомобиля. Поэтому для торможения автомобиля используют вакуумные усилители тормозного усилия, создаваемого ногой водителя,

4.2..2. Автоматическое управление.

При автоматическом управлении управляющее воздействие на объект управления производится автоматическим управляющим устройством, работающем по заданному алгоритму без всякого участия человека. В этом случае по каналу обратной связи устройство управления получает информацию о результате управления и состоянии объекта управления, на основе которой по заданному алгоритму формируется величина этого воздействия.

По способу формирования управляющего воздействия автоматические устройства управления бывают двух типов:

1. Работающие по принципу компенсации отклонения результата управления;

2. Работающие по принципу компенсации внешнего возмущения на объект управления.

4.2..2.1. Структура устройства автоматического управления, работающего по принципу компенсации отклонения результата управления.

Структура устройства автоматического управления, работающего по принципу компенсации отклонения результата управления, представлена на Рис.3. В таких устройствах задающий сигнал сравнивается с информацией (сигналом), полученной по каналу обратной связи о результате управления или о состоянии объекта управления. В случае рассогласования этой информации элемент сравнения вырабатывает сигнал коррекции, который по заданному алгоритму воздействует пропорционально этому отклонению на источник внешней энергии с целью формирования необходимой величины и направления управляющего воздействия на объект управления. Так как информация о результате управления в виде сигнала через канал обратной связи вновь поступает на вход системы управления, то такие системы всегда замкнуты.

Рис.3. Структура системы автоматического управления, работающего по принципу компенсации отклонения результата управления.

Пример: В системе автоматического управления скоростью движения подъемного сосуда шахтной подъемной установки всегда замеряется фактическая скорость подъема. Если по какой то причине эта скорость будет больше заданной, то уменьшается возбуждение подъемного электродвигателя или производится торможение барабана подъемной машины.

4.2.2.2. Структура устройства автоматического управления, работающего по принципу компенсации внешнего возмущения на объект управления.

Структура устройства автоматического управления, работающего по принципу компенсации внешнего воздействия на объект управления, представлена на рис. 4. В таких устройствах информация о внешнем воздействии на объект управления поступает на элемент коррекции, который по заданному алгоритму формирует сигнал управления, воздействующий на источник внешней энергии с целью формирования необходимой величины и направления управляющего воздействия на объект. Так как информация о результате управления не поступает на вход системы управления, то такие системы всегда разомкнуты.

Рис.4. Структура устройства автоматического управления, работающего по принципу компенсации внешнего возмущения.

Пример: В системе автоматического поддержания температуры городской теплосети всегда замеряется температура окружающей среды. С понижением температуры наружного воздуха температура теплоносителя в этой сети пропорционально повышается для поддержания постоянной температуры в отапливаемых помещениях. И наоборот.

4.2..3. Автоматизированное управление.

Автоматизированное управление (рис.5) относится к комбинированному, человекомашинному способу управления, при котором управляющее воздействие на объект производится автоматическим управляющим устройством, работающему по заданному алгоритму без участия человека до тех пор, пока объект управления аботает в пределах заданного режима.

Если же под действием внешней среды режим работы объекта управления

Выходит за рамки заданных значений то в работу вступает субъект управления ( оператор) , который при этом выполняет одно из de[ возможных действий.

Он прежде всего корректирует величину задающих сигналов или алгоритм управления. Если эти действия субъекта не дают необходимого результата то он управляет объектов вручную. После выхода из аварийной ситуации дальнейшее управление объектом снова производится в автоматическом режиме.

Рис. 6. Структура системы автоматизированного управления объектом

Аварийная ситуация требует от оператора перехода действий, связанных с вводом новых уровней задающих сигналов или с корректировкой алгоритмов управления. Примером автоматизированной системы может быть система управления самолетом.

На этапе взлета управление самолетом производится пилотом в ручном режиме. Как только самолетом будут достигнуты заданная высота, направление и скорость полета, пилот переводит его управление в автоматизированный режим, который выполняется автопилотом. При этом пилот по приборам только наблюдает за параметрами полета. В случае аварийной ситуации пилот корректирует задающие сигналы системы автоматики или в критической ситуации переходит на ручной режим управления, т.е. отключает автопилот. При посадке самолета меняется алгоритм управления, поэтому в этом случае автопилот переводится в режим автоматической посадки самолета.