Автоматические системы контроля управления и регулирования: Системы автоматики. Виды и особенности применения

Содержание

Системы автоматики. Виды и особенности применения

Отрасль техники и науки, которая объединяет теорию и методы проектирования системы автоматики, и устройств, способных выполнять свою основную работу без человека, называется автоматикой.

Классификация и особенности применения

По назначению и характеру выполняемых работ системы автоматики разделяют:

  • Системы автоматического контроля служат для контроля некоторого процесса, и включают в себя датчик, усилитель, который принимает сигнал, элемент Р, реализующий последнюю операцию контроля – преобразование результата в удобной форме. Исполнительным элементом может выступать звуковой сигнал, любое другое сигнализирующее устройство (системы сигнализации).

[E]→[B]→[A]→[P]

В автоматическую систему контроля входят распределители, блоки питания, стабилизаторы и другие компоненты. Независимо от числа компонентов такие системы разомкнутые, а сигнал идет в одном направлении: от контролируемого объекта Е к исполнительному компоненту Р.

  • Системы автоматического управления служат для управления некоторым техпроцессом, используются для автоматизации процессов запуска, регулировки скорости вращения и реверса электромоторов в приводах механизмов.
    Одной из разновидности этой системы является система автоматической защиты. Она предотвращает наступление предельного и аварийного режимов, прекращая в необходимый момент работу.
  • Системы автоматического регулирования удерживают регулируемый параметр в определенных пределах. Это является наиболее сложной автоматической системой, которая объединяет в себе управление и осуществление контроля. Одним из компонентов систем является регулятор.
    При выполнении этой системой всего одной задачи по поддержанию постоянного значения параметра, они называются системами стабилизации. Имеются процессы, нуждающиеся в изменении параметра по времени. Такие системы получили название систем программного регулирования.

Для создания стабильности регулируемого параметра применяют различные принципы и методы работы.

При регулировке по отклонению элемент UN сравнивает действительное напряжение Uф с заданной величиной Uз, определяемой элементом ЕN. После этого на выходе UN возникает сигнал ΔU = Uз-Uф, который прямо зависит от отклонения напряжения. Сигнал протекает через усилитель А, далее идет на рабочий орган L. Из-за колебания напряжения на обмотке, изменяется действительное напряжение генератора, который изменяет его отклонение.

Усилитель, который не меняет принцип работы системы, нужен для ее реализации, в то время, когда не хватает мощности сигнала для действия на рабочий орган.

Вместе с задающим действием на систему влияют факторы, образующие отклонения регулируемого параметра. Изменение температуры внешней среды изменяет сопротивление в схеме обмотки возбуждения. Это оказывает влияние на напряжение генератора. Независимо от того, где будут возникать действия Q, система регулирования среагирует на возникшее отклонение регулируемого параметра.

Регулирование по возмущению нуждается в специальных компонентах, которые измеряют действие Q и влияют на рабочий орган. В системе, действующей по такому принципу, значение регулируемого параметра не берется в расчет. Учитывают только нагрузочный ток Iн. Изменение магнитодвижущей силы возбуждающей обмотки, которая является измерительным компонентом системы, происходит при изменении нагрузочного тока. Это приводит к изменению выходного напряжения генератора.

Комбинированная система образуется объединением разных систем в одну.

 

По принципу действия системы автоматики делятся:
  • Статические системы контролируют регулируемый параметр, который не имеет стабильного значения, и с повышением нагрузки меняется на определенное значение, которое называется ошибкой регулирования. Рассмотренные выше системы – это простые статические системы. Ошибка регулирования возникает из-за большего отклонения напряжения для создания большего тока. Напряжение генератора зависит от нагрузочного тока по прямой зависимости. Максимальное отклонение разности потенциалов называется статизмом системы.
  • В астатической системе автоматики разность потенциалов на генераторе изменяется регулировкой реостата R, подключенного в цепь возбуждающей обмотки L.

Сервомотор М начинает работать и двигать ползунок реостата, когда возникает сигнал на входе. Ползунок двигается, пока сигнал не обнулится. Система такого типа имеет отличие в том, что для поддержки новой величины тока возбуждения не нужен сигнал на выходе усилителя. Такое отличие и дает возможность избавиться от статизма.

По виду цепи передачи сигналов:
  • Разомкнутые. Во время разомкнутой цепи система управления реагирует на воздействия без получения информации о величине регулируемых параметров, и без сравнения результатов работы, а также без возможности корректировки. Такие системы применяются в обеспечении заданной температуры в помещении, в автоматических турникетах и т. д.
  • Замкнутые. При замкнутой цепи система управления получает данные о величине параметров, сравнивает их с требуемыми, производит корректировку. Такое замыкание цепи выполняется с помощью обратной связи от управляемой системы к управляющей.
По количеству обратных связей:
  • Многоконтурные. Системы, имеющие кроме главного контура обратные связи, называются многоконтурными. В отличие от одноконтурных систем, в многоконтурных системах воздействие к точке системы способно обойти систему и обратно вернуться в первую точку по нескольким различным контурам.
  • Одноконтурные. Современные системы автоматики чаще всего имеют параллельные устройства коррекции или обратные связи. Системы, которые регулируют только один параметр с одной обратной связью, называются одноконтурными. В них воздействие на некоторую точку системы может пройти всю систему и обратно вернуться к первой точке, при этом пройдя по одному контуру.
По управлению:
  • Следящие системы. К таким системам относятся системы автоматики, в которых сигнал, меняющийся произвольным образом, в результате выходит с допустимой ошибкой. Основной компонент следящей системы – датчик рассогласования. Он определяет ошибку между ведущей и ведомой величинами.
  • Программное регулирование. Системы автоматики, заставляющие регулируемый параметр изменяться по заданному программой закону, получили название систем программного регулирования. Программа изменения параметра создается специалистами с учетом поставленной задачи регулирования.
  • Автоматическая стабилизация. В системах автоматической стабилизации регулируемый параметр при различных возмущениях, которые действуют на систему, стабилизируется регулятором до постоянной величины.
По связи выходного и входного параметра:
  • Непрерывные. В ранних примерах было принято, что действие на рабочий орган осуществлялось непрерывно за все время, пока имеется отклонение регулируемого параметра. Такая система называется системой непрерывного действия.
  • В дискретных системах действие на рабочий орган производится ступенчато. Для примера можно рассмотреть работу утюга, в котором регулировка принимает одно из двух положений при изменении температуры. В такой системе регулировка температуры производится коммутацией нагревательного элемента по сигналу датчика. При повышении температуры выше предела датчик разрывает контакт и выключает нагреватель. При уменьшении температуры менее определенного значения, нагреватель подключается. Такая система не находится в устойчивом состоянии, и имеет два положения включения: в меньшую или большую сторону.
  • Для создания качественной регулировки автоматики могут содержать специальные устройства, которые являются обратными связями. В них сигнал направлен в противоположную сторону от основного сигнала управления.
По виду источника энергии:
  • Пневматические – обеспечивают высокую скорость, применяют энергию сжатого газа.
  • Электрические – удобны в работе и легки в передаче информации и ее обработке.
  • Гидравлические – обеспечивают повышенную мощность, применяют энергию жидкости.
Телемеханические системы автоматики

Если компоненты системы находятся далеко между собой, то для соединения применяется передатчик, приемник и каналы связи. Поэтому эти системы называются телемеханическими.

Они состоят из управляющего пункта с оператором, пунктов контроля с объектами контроля А1-Ап, каналов передачи L1А-LпА, которые соединяют управляющий пункт Е1М с контрольными пунктами Е2А-Еп. В системе телемеханики по каналам передачи можно передавать многие виды информации.

Система телеизмерения

Если информация передается только о контрольном объекте, то системы называют телеизмерением. В них сигналы от датчика передаются на управляющий пункт Е1М, преобразуются в показания цифровых или стрелочных измерительных приборов. При этом передача информации может происходить непрерывно или с перерывами.

Система телесигнализации

Если от датчика поступает сигнал на пункт управления только о том, включен объект контроля или выключен, такие системы автоматики называются системами телесигнализации.

Телесигнализация выдает данные по управлению объектом контроля, либо служит информацией для решения по управлению в системах телерегулировки и телеуправления. Главным отличием этих систем от других заключается в непрерывности и дискретности сигналов.

Похожие темы:

Системы автоматического контроля, управления и регулирования Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Пб., 2015. — 322 с.

2. Bulkin V.V., Sereda S.N., Kalinichenko M.V. Assessment of the acoustic screen absorping properties based on the Helmholtz resonator / Akustika, vol.32, March 2019. P.201-205.

3. Guidelines on Design of Noise Barriers / Environmental Protection Department, Hong Kong, SAR, Second Issue, January, 2003.-36 p.

4. СП 338.1325800.2018. Защита от шума для высокоскоростных железнодорожных линий. Правила проектирования и строительства

5. Научное обоснование и применение новых технических и технологических решений для снижения акустического загрязнения основными типами шумозащитных экранов.: Автореф. дис. … докт. тех. наук: 01.04.06 / Шашурин Александр Евгеньевич; ВОЕНМЕХ. -С-Пб,, 2018. — 48 с.

6. Дудоладов Е.С, Кубылин С.С., Булкин В.В. Оценка эффективности защиты от акустического шума посредством модульного шумозащитного экрана / Информационные технологии (IT) в контроле, управлении качеством и безопасности. Сборник научных трудов VIII Международной конференции. Томск: ТПУ, 2019. — 367 с.

7. ГОСТ Р 51943-2002 Экраны акустические для защиты от шума транспорта. Методы экспериментальной оценки эффективности.

8. Щадинский А.В. Эффективность применения акустических экранов // Молодой ученый. 2015, №7 (87). — С. 226-233.

© Кубылин С.С., Калиниченко М.В., 2020

УДК 007.51

И.Х. Сафин

магистр УГАТУ, гр. ЭН-208М, г. Уфа, РФ Н.И. Шаймуратова магистр УГАТУ, гр. ЭН-208М, г. Уфа, РФ

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ, УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

Аннотация

В статье рассмотрены системы автоматического контроля, управления и регулирования, виды, принцип регулирования и примеры.

Ключевые слова:

Система, автоматика, регулирование, элемент.

Элементы систем автоматизации по характеру и объему выполняемых действий делятся на системы автоматического контроля (САК), автоматического управления (САУ) и автоматического регулирования (САР).

Система автоматического управления (САУ), схема которой показана на рисунке 1, предназначена для управления любым технологическим процессом. Эта система включает в себя датчик В, усилитель А, который принимает сигнал от датчика и передает его после усиления на исполнительный элемент Р, реализующий конечную операцию автоматического управления — представление контролируемой величины в виде, удобном для наблюдения или записи.

В некотором случае в виде исполнительного элемента Р могут выступать сигнальные лампы или звуковые детекторы.

Рисунок 1 — Система автоматического контроля

В системе автоматического управления, помимо указанных на рисунке 1, могут быть приняты и другие элементы, такие как стабилизаторы, источники питания, распределители (при наличии нескольких контрольных точек или нескольких датчиков в одном исполнительном элементе Р). Сигнал в них проходит только в одном направлении- от объекта управления Е к исполнительному элементу Р.

САУ характеризуется частичным или полным (без участия человека) управлением процессом управления. САУ применяется для автоматизации процесса пуска, коррекции скорости и реверсирования электродвигателей в электроприводах всех видов применения.

Нужно акцентировать внимание на такой важный вид систем автоматического управления, как системы автоматической защиты (САЗ), не допускающие аварийного или предельного режима, останавливая в критический момент контролируемый процесс [3].

САР, в свою очередь, способствует поддержанию регулируемую величину в требуемых пределах. САР сложные системы автоматики, связывающие функции САК и САУ. Комбинирующим элементом этих систем является регулятор.

Когда Система планирует только одну задачу — поддержание постоянной регулируемой величины, её обычно называют системой автоматической стабилизации (САС). Но, несмотря на это, существуют процессы, для которых необходимо изменять регулируемую величину по определённому шаблону, что придает ей устойчивость в определенных частях. В этом положении автоматическая система называется системой программного управления.

Для обеспечения неизменности контролируемой величины можно применить один из принципов регулирования отклонения, возмущения или комбинированный.

Системы автоматики по принципу воздействия делятся на статические и астатические. В статических системах регулируемое значение не имеет строго постоянной величины и с увеличением нагрузки изменяется на некоторое количество, называемой ошибкой регулирования [2].

Рассмотренные системы являются примерами простых статических систем. Наличие ошибки управления в них обусловлено тем, что для обеспечения большего тока возбуждения требуется большее отклонение напряжения.

Рисунок 2 — Внешние характеристики систем автоматики: а — статической, б — астатической

Зависимость напряжения генератора от тока нагрузки в виде прямой наклонной линии показана на рисунке 2 (а). Наибольшее относительное отклонение напряжения от заданного значения, называемое статизмом напряжения системы:

А = (Umax-Umin)/Umax, где Umax, Umin — напряжения генератора на холостом ходу и под нагрузкой. Исходя из заключения для любой статической системы, можно записать:

А = (Утах-Утт)/Утах, где У — регулируемая величина.

Чаще статизм рассчитывают по другой формуле:

А = (Утах-Утт)/Уср,

где Уср=0,5(Утах +Утгп) — среднерегулируемая величина У. Статизм называют положительным, если с увеличением нагрузки значение У уменьшается, и отрицательным, если значение У возрастает [2].

В статических системах статичность равна нулю, и поэтому зависимость контролируемого значения от нагрузки принимает форму линии, параллельной оси нагрузки (рисунок 2 б).

Статическая система автоматики показана на рисунке 3, в которой напряжение генератора регулируется изменением сопротивления реостата R, включенного в цепь обмотки возбуждения L.

Рисунок 3 — Астатическая система автоматики

Сервомотор М вращает и перемещает ползунок реостата R каждый раз, когда на входе усилителя А появляется сигнал об отклонении напряжения генератора от заданного значения вверх. Ползунок реостата перемещается в эту точку до тех пор, пока сигнал об отклонении не станет нулевым. Такая система отличается от другой системы тем, что ей не нужен сигнал на выходе усилителя для сохранения нового значения тока возбуждения. Это различие позволяет избавиться от статики.

Во всех этих примерах предполагалось, что воздействие на рабочий орган осуществлялось непрерывно в течение всего периода времени, пока существует отклонение контролируемого значения от заданного значения. Это управление называется непрерывным, а системы — системами непрерывного действия.

Но есть системы, которые называются дискретными, где воздействие на рабочий орган происходит прерывисто, например, система регулирования температуры утюга, в которой регулирующее воздействие может принимать только одно из двух фиксированных значений при непрерывном изменении контролируемого значения температуры [1].

В этой системе контроль температуры осуществляется путем включения и выключения нагревательного элемента по сигналу датчика температуры. При повышении температуры датчик размыкает свой контакт и выключает нагревательный элемент. При падении температуры включаются нагревательные элементы. Она не имеет устойчивого промежуточного состояния рабочего органа, а занимает только два положения — включенное в большую сторону или в меньшую.

Для обеспечения требуемого качества процесса управления в системе могут быть рассчитаны специальные устройства, называемые обратными связями. Эти устройства отличаются от других тем, что сигнал в них имеет противоположное направление к основному управляющему сигналу [3].

Список использованной литературы: 1. Примеры систем автоматического управления. [Электронный ресурс] URL:

https://studme.org/206871/tehnika/primery_sistem_avtomaticheskogo_upravleniya (дата обращения:

24.05.2020)

2. Системы автоматики. [Электронный ресурс] URL: http://electricalschool.info/automation/1482-sistemy-avtomatiki-sistemy.html (дата обращения: 24.05.2020)

3. А.И. Саранчин, В.В. Завьялов. Системы автоматического управления в навигационных приборах. М.: Владивосток, 2011. — 76 с.

© Сафин И.Х., Шаймуратова Н.И., 2020

УДК62

Р.Х. Сямиуллина

студент 1 курса МПГУ, г. Москва, РФ И.В. Кривоносов

студент й курса МПГУ, г. Москва, РФ

Научный руководитель: Г.Л. Абдулгалимов

Доктор пед. наук, профессор, доцент МПГУ,

г. Москва, РФ

ОБЩИЙ АНАЛИЗ ОБЛАЧНЫХ СЕРВИСОВ Аннотация

В статье рассмотрены облачные сервисы. Выявлены плюсы и минусы внедрения облачных сервисов.

Распространение облачных сервисов и облачных способов хранения информации и обработки информации дает возможность автоматизировать и сопровождать бизнес-процессы. Использование облачных сервисов очень удобно для пользователей. Пользователь становится независимым в выборе ресурсов, подход значительно уменьшает время ожидания и доступа к ресурсу. В данной статье хочется рассмотреть основные недостатки и достоинства ОС. Главной проблемой остается то, что не все сервисы возможно перенести в облака в ближайшее время. Пока удается обходить целый ряд ограничений: защиту и шифрование данных, требования к ширине канала и так далее.

Основные недостатки использования ОС:

1) Необходимость постоянного доступа в сеть Интернет.

Все сервисы облачного вида требуют постоянного доступа в паутину, сеть интернет. В отсутствии соединения, работу возможно продолжать только с теми бумагами, которые были загружены в ПК.

2) Быстрый и качественный Интернет.

Для работы с облачными сервисами необходимо не просто наличие сети интернет, необходимо чтобы он был скоростным и высококачественным. В случае если фирма использует интернетом прежнего поколения и думает переключиться в облачные сервисы, в таком случае ей понадобиться его менять.

3) Скорость работы облаков

Процедуры, которые сопряжены с передачей большего размера данных в определенных облачных сервисах станут выполняться существенно медленнее, чем в классических программных обеспечениях. Перегрузка серверов и медлительный интернет так же станут снижать темп работы облачного сервера.

4) Угроза безопасности личной информации

В случае если выбранная облачная основа хорошо шифрует данные, создает вспомогательные копии, в таком случае данные трудности вероятно устранить.

5) Удаление данных в облаке

2.4 Системы автоматического контроля и сигнализации. Виды автоматических систем

Похожие главы из других работ:

Автоматизация воздушных компрессорных установок

1.5 Алгоритм системы автоматического контроля САК

Функции должны выполняться техническими системами контроля автоматически, без вмешательства оператора. Поэтому для управления системой используется специальное управляющее устройство. Рассмотрим наиболее распространенный вариант…

Автоматизация колонн получения биоэтанола

5.3 Описание схем контроля, регулирования и сигнализации

Автоматизация линии производства вяленой рыбы

2. Выбор параметров контроля, регулирования и сигнализации

В настоящее время основным направлением повышения производительности и надежности автоматизированных систем управления технологическими процессами и АСУ тп является созданием многоуровневых распределительных систем управления…

Автоматизация процесса парообразования в котле ДКВР-20-13 на «Третьем Березниковском калийном производственном рудоуправлении» ОАО «Уралкалий»

3.1 Обоснование точек контроля, регистрации, регулирования и сигнализации

Котельные агрегаты типа ДКВР предназначены для получения пара для производственных целей, отопления и горячего водоснабжения…

Автоматизация процесса сушки в прямоточной барабанной сушилке

1.3 Параметры автоматического контроля, сигнализации и защиты

Контролю подлежат нерегулируемые режимные и входные параметры. Сигнализации подлежат все параметры, изменения которых может привести к аварийной ситуации или серьезному нарушению технологического режима и, в конечном счете…

Автоматическая система управления котельной установкой сельскохозяйственного предприятия

2. Параметры контроля и управления, сигнализации, защиты и блокировки

Контролю, регистрации и сигнализации подлежат следующие технологические параметры: Температура t=140 oC дымовых газов; Расход питательной воды F = 1…

Автоматическая система управления процессом производства восстановленного молока

2. Проектирование системы автоматического контроля и регулирования процессом производства восстановленного молока из молока сухого цельного

Функциональная схема автоматизации даст представление о функционально-блочной структуре системы автоматического управления, регулирования, контроля, сигнализации…

Анализ средств измерения уровня в резервуарах для хранения нефтепродуктов

2.4 Подсистема контроля и сигнализации загазованности

Подсистема обеспечивает сигнализацию уровня загазованности в непосредственной близости от объектов…

Контроль за наведенным напряжением

СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ УСТРОЙСТВ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ НАПРЯЖЕНИЯ.

Для предварительного выявления отсутствия или наличия напряжения возможно применение УН бесконтактного типа, а также некоторых видов сигнализаторов напряжения (СН), достоинством которых является то…

Процесс фильтрования газовых систем

6. Описание систем контроля, регулирования, сигнализации

Работа системы автоматизированной котельной установки

1.3 Обоснование необходимости контроля, регулирования и сигнализации технологических параметров

Регулирование питания котельных агрегатов и регулирование давления в барабане котла главным образом сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей воды. Параметром, характеризующим баланс…

Развитие автоматизированных систем контроля

2.2 Системы автоматического контроля

Разработка системы автоматического управления на примере процесса фильтрации

1. Составление схем контроля, сигнализации и регистрации давления абсорбента

Роль автоматизации в процессе производства нефтяного кокса

3. Выбор и обоснование параметров регулирования контроля и сигнализации

коксование нефтяной установка Блок печей Качество кокса во многом зависит от температуры нагрева сырья. Для этого используют трубчатые печи, где сырье нагревают до 490-510оС. чем выше температура на входе в камеры…

Установка гидроочистки дизельного топлива

3.2 Выбор и обоснование средств контроля, регулирования и сигнализации

При выборе средств контроля и регулирования руководствуются следующими положениями: — приборы должны обеспечивать необходимую точность измерения…

Структура систем автоматического управления

Автоматика. Основные понятия и определения

В современном мире мы повсюду встречаемся с устройствами и системами, выполняющими различные простые и сложные операции без непосредственного участия человека. Такие устройства и системы называются – автоматическими системами. Для их правильного функционирования, обслуживания, управления, а также для разработки и проектирования таких систем требуются специальные знания. Все это изучает научная дисциплина, которая называется – автоматика.

Автоматика – это область теоретических и прикладных знаний об автоматически действующих технических устройствах и системах. Таким образом, ясно, что автоматика включает в себя как теорию автоматического регулирования и управления, так и совокупность технических средств, необходимых для построения автоматических систем.

В зависимости от функций, выполняемых автоматическими устройствами можно выделить три основных вида систем автоматики:

l системы автоматического контроля;

l системы автоматической защиты;

l системы автоматического управления (САУ).

Автоматический контроль предназначен для:

l сигнализации;

l автоматического измерения и индицирования;

l сбора информации.

Автоматическая сигнализация предназначена для оповещения о нормальных, предельных и аварийных значениях контролируемых параметров, а также для указания места и характера нарушений производственного процесса.

Автоматическое измерение служит для измерения и передачи на указательные и регистрирующие приборы различных параметров производственного процесса.

Автоматический сбор информации предназначен для получения общей информации о ходе производственного процесса, качестве выпускаемой продукции и т.п. Он предполагает возможность передачи, хранения и последующей обработки средствами вычислительной техники совокупности различных параметров производственного процесса.

Автоматическая защита служит для предотвращения ненормальных или аварийных режимов работы. В случае возникновения таких аварийных режимов система автоматической защиты может либо прекратить контролируемый процесс, либо вывести его из аварийного режима.

Автоматическое управление предназначено для целенаправленного изменения различных параметров производственного или технологического процесса. Разновидностью автоматического управления является автоматическое регулирование. Под этим понимается процесс поддержания или целенаправленного изменения какого-либо одного параметра. Автоматическое устройство, которое выполняет такую функцию, называется регулятором.

Структура систем автоматического управления

Автоматическая система управления любой сложности состоит из:

l объекта управления;

l автоматического управляющего устройства.

В общем виде САУ можно изобразить следующим образом.

 

Состояние объекта характеризуется выходной величиной Х. В общем случае выходных величин несколько, и тогда состояние объекта характеризуется вектором Х.

От УУ на вход объекта поступает управляющее воздействие U.

Помимо управляющего воздействия к объекту приложено также возмущающее воздействие(возмущение, помеха) F, которое изменяет состояние объекта, т.е. Х, препятствуя управлению.

На вход управляющего устройства подается задающее воздействие (задание) G, содержащее информацию о требуемом значении Х, т.е. о цели управления. Переменные U,G,Fв общем случае являются векторами.

В технике под объектом управления подразумевается техническое устройство или технологический процесс, некоторые физические параметры которого подлежат стабилизации или целенаправленным изменениям. Объект управления взаимодействует с внешней средой. Воздействие окружающей среды на объект управления называется возмущающим воздействием. Для того чтобы объект управления мог реагировать на внешние воздействия, он должен иметь орган управления, или регулирующий орган. Например, если объектом регулирования является электрическая печь сопротивления, то регулирующим органом у нее может быть реостат, автотрансформатор, либо тиристорный блок.

Автоматическим управляющим устройством называется устройство, осуществляющее воздействие на объект управления в соответствии с заложенным в нем законом (алгоритмом) управления. Обычно управляющее устройство действует на объект управления через орган управления.

Связь между различными элементами автоматической системы управления (например, связь между регулятором и регулирующим органом объекта управления; или связь между объектом управления и его регулирующим органом) осуществляется с помощью сигналов. Дадим определение сигнала.

Сигналами называются физические процессы, параметры которых содержат информацию. Например, в телефонной связи звук передается при помощи электрических сигналов. Параметры, содержащую информацию, называются информационными параметрами. Например, сигнал – электрический ток, информационный параметр – амплитуда тока или напряжения.

Те физические величины объекта управления, которые требуется стабилизировать, либо изменять по заданному закону называются регулируемыми параметрами. В термическом процессе (электрическая печь) таким регулируемым параметром является температура.

 

Рассмотрим, что из себя представляет УУ, которое перерабатывает получаемую информацию по определенному заложенному в нем алгоритму (правилу), в результате чего на его выходе возникает управляющее воздействие.

 

Основными частями УУ являются: чувствительное устройство ЧУ, вычислительное устройство ВУ и исполнительное устройство ИУ.

ЧУслужат для измерения переменных Х,G и F.

ВУ реализует алгоритм работы управляющего устройства, соответствующим образом перерабатывая поступающую от чувствительных устройств входную информацию. В простейшем случае оно осуществляет простые математические операции, такие как операция сравнения, определяющая разность Х – G, операции интегрирования, дифференцирования, статического нелинейного преобразования и т.п. В более сложных случаях ВУ может представлять собой вычислительную машину и даже комплекс таких машин.

ИУ предназначены для непосредственного управления объектом, т.е. изменения его состояния в соответствии с сигналом, выдаваемым вычислительным устройством, чтобы свести к нулю рассогласование.

Помимо перечисленных частей, в состав УУ могут входить различные специальные устройства, например, преобразователи, служащие для согласования отдельных частей системы, устройств связи и т.п.

 


1.2.1. Система автоматического контроля

  1. Виды автоматических систем. Классификация элементов систем управления

При автоматизации производственного процесса используются две степени автоматизации – частичную или полную.

Частичная автоматизация энергетической установки предполагает использование автоматических устройств, для осуществления функций управления отдельными машинами и аппаратами не связанными в единую систему управления всей установки, например, автоматический контроль и регулирование ряда технологических параметров управляемого объекта. Пуск машин и аппаратов и установление заданного режима производиться вручную.

При полной автоматизации устройства автоматики управляют всеми основными и вспомогательными процессами. Функции пуска, остановки, изменения режима работы, определение оптимальных режимов работы и т.д. выполняются при помощи микропроцессорной техники и свободно программируемых ЭВМ. Обслуживание таких систем может быть периодическим (один раз в сутки, неделю и т.д.).

Система автоматического контроля (САК) предназначена для получения количественной информации о различных физических величинах (параметров) по которым оценивается технологический режим работы объекта автоматизации. Всякая САК состоит из элементов, узлов и устройств, выполняющих различные функции. Схематично САК может быть представлена структурой, приведенной на рис. 1.1

Датчик (Д) измеряет значение контролируемого параметра объекта (ОБ) контроля и преобразует его в сигнал, удобный для усиления и передачи. Для технологических измерений в основном используются датчики преобразующие неэлектрическую величину в электрический сигнал

Усилитель (У) – устройство усиливающее слабый сигнал, поступающий от датчика, до уровня достаточного для воздействия на исполнительный элемент.

Измерительное устройство (ИУ) – устройство, посредством которого фиксируется результат измерения.

ИУ

Рис.1.1. Функциональная схема системы автоматического контроля

В зависимости от вида измерительного устройства автоматический контроль подразделяют на две основные группы:

— с автоматическим отображением значений контролируемых параметров, имеющих в своем составе отсчетное устройство (ОУ) в виде стрелочного или цифрового прибора;

— с автоматической регистрацией значений контролируемого параметра на регистрирующее устройство (РУ), представляющее собой самописец, магнитный диск и т.д.

Система автоматического контроля также может объединить эти две функции, т.е. отображать и одновременно регистрировать текущие параметры технологического процесса.

1.2.2. Система автоматической сигнализации

Система автоматической сигнализации (САС) оповещает обслуживающий персонал с помощью световых и звуковых сигналов о том, что контролируемые параметры достигли характерных или предельных, опасных для установки значений. Структура САС приведена на рис.1.2.

HL

Р ЭС x у

НА

Рис.1.2 Функциональная схема системы автоматической сигнализации

Данная система может быть выполнена как в автономном варианте так и совмещенном.

Автоматическая САС в автономном варианте характеризуется тем, что имеет собственные устройства, такие как измерительный (датчик Д ), задатчик З, элемент сравнения ЭС, усилитель релейный УР, сигнальное устройство ( лампочка HL и зуммер НА ).

В совмещенной САС информационный сигнал формируется от устройств , входящих в состав других автоматических систем , таких как САК , САЗ или АСР .

Пояснение. Сигнализаторы, как правило, выполнятся на базе релейных элементов с электрическим выходом .

Система автоматической сигнализации, так же как и система автоматического контроля, не влияют на ход протекания технологического процесс в объекте ОБ, а только информируют оператора о его состоянии для принятия им решения .

1.2.3. Система автоматической защиты

Система автоматической защиты (САЗ) предназначена для своевременного отключения энергетической установки или отдельных ее устройств при достижении каким-либо контролируемым параметром предельно допустимой величины , способной вызвать аварийную ситуацию .

Функциональная схема САЗ приведена на рис.1.3. Система включает в себя защитное устройство (сигнализатор),исполнительный орган ПО с деблокирующим элементом ДЭ и объектов защиты ОБ

Системы автоматической защиты подразделяются на системы однократного действия с разовым деблокированием и повторного действия

В системах однократного действия исполнительный орган ИО после срабатывания защиты автоматически удерживается в отключенном состоянии не зависимо от последующего состояния контролируемого параметра у. Для возврата системы защиты в рабочее положение оператор вручную воздействует на деблокирующий элемент.

В системе повторного действия исполнительный орган ИО не имеет удерживающего элемента ДЭ, что исключает использование деблокирующего элемента ДЭ. Система самостоятельно возвращается в рабочее состояние после возвращения контролируемого параметра в допустимые (заданные ) пределы .

АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ , УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

Ранее были рассмотрены алгоритмы, описывающие действия разных исполнителей в самых различных ситуациях — как в быто­вых, так и в производственных. Однако любой из этих алгоритмов воспринимался нами как последовательность команд и указаний, отданных человеком, а некая абстрактная машина, которая ука­зывалась как исполнитель алгоритма, представлялась, скорее, в виде человекообразного робота, слышавшего, понимавшего и вы­полнявшего эти команды своими руками.

Конечно, реальные команды алгоритмов не звучат громкими голосами и для их восприятия машинам не нужны уши. Техниче­ские устройства, выполняющие алгоритмы, используют другие способы передачи и приема информации и действуют не руками. Они объединяются в системы, способные путем выполнения мно­жества алгоритмов решать важнейшие задачи автоматизации про­изводства — контроля, управления и регулирования.

3.1. Основные понятия и определения 3.1.1. Процессы

Как уже указывалось в гл. I, из всего многообразия производ­ственной жизни мы будем рассматривать только то, что непос­редственно связано с созданием, накоплением, преобразованием и транспортированием материалов, изделий и энергии.

Каждая из перечисленных задач требует совершения опреде­ленных операций в определенной последовательности — только в этом случае задача будет выполнена, т.е. будет достигнута постав­ленная цель. При этом под операцией будем понимать действие, совершаемое определенным образом над определенным объектом на определенном оборудовании. Понятие операции может быть более широким или более узким — это зависит от сложившейся в разных отраслях практики и от того, насколько детально описы­ваются этапы решения задачи. Мы делаем акцент на сущность операции — она является структурной единицей процесса.


37

Процесс — последовательность операций, ведущих к достиже­нию цели.

Изготовление бутерброда, сортировка изделий, погрузка кон­тейнеров, заполнение резервуаров, нагрев вещества до заданной температуры — все это технологические процессы.

Есть на предприятиях еще одна группа процессов, которые непосредственно не связаны с производством, но с точки зре­ния автоматизации их можно рассматривать так же, как техно­логические процессы. Например, нагрев детали до заданной тем­пературы — технологический процесс, но точно так же можно обеспечить поддержание нормальной температуры в производ­ственных помещениях. Контроль состояния дискретных испол­нительных механизмов (открыт —закрыт) — элемент технологи­ческого процесса, но по этому же принципу организована сис­тема охраны помещений (и не только на производстве, но и в жилых домах).

Эти примеры показывают, что при творческом подходе можно применить знания, полученные при изучении автоматизации про­изводства, во многих других областях нашей жизни, в том числе не имеющих к производству никакого отношения.

Управление

Последовательность действий, которые следует предпринять для достижения какой-либо цели, нужно сначала разработать (придумать), затем записать и выполнить. Результатом разработ­ки последовательности действий является план действий в голо­ве разработчика, результатом записи — алгоритм, а результатом выполнения — последовательность операций (технологический процесс).

Если технологический процесс выполняет человек, то ему понятно, как обеспечить выполнение последовательности дей­ствий, предусмотренной алгоритмом. Например, вряд ли у вас вызовет вопросы процесс изготовления бутерброда, описанный ранее.

Для выполнения каких-либо действий машиной нужно обес­печить понимание ею алгоритма как последовательности команд, ведущих к достижению цели. Человеку достаточно увидеть алго­ритм в словесной или графической форме, чтобы реализовать тех­нологический процесс. Машина увидеть алгоритм не может. Даже если он записан на алгоритмическом языке, прочитать его коман­ды машине не по силам.

Следовательно, при машинном исполнении алгоритма между ним и технологическим процессом должен быть посредник, кото­рый обеспечит понимание машиной команд алгоритма. Нужен

38

некий переводчик, умеющий переводить команды в такие воз­действия на машину, которые заставят ее выполнять нужные дей­ствия в соответствии с алгоритмом. Функция, которую предстоит выполнять этому переводчику, называется управлением.

Управление — это формирование воздействий на объект в соот­ветствии с заданным алгоритмом.

Объект, на который производится воздействие, называется объектом управления. Им может быть не только машина, но и че­ловек, предприятие, общество, а также процесс, например тех­нологический.

Формировать управляющее воздействие тоже может как чело­век, так и машина.

Человека, выполняющего функции управления, называют по-разному: управляющий, директор, руководитель, а также води­тель, пилот, машинист и т.д. Человека, управляющего автомати­зированной системой, принято называть оператором. В автомати­ческих системах управляющие воздействия формирует управляю­щее устройство.

Водитель управляет автомобилем в соответствии с планом по­ездки для достижения поставленной цели — попадания на нуж­ную улицу или в нужный город. Он воздействует на автомобиль через руль, педаль тормоза, рычаг переключения передач. Води­тель в этом случае — управляющий, а автомобиль — объект уп­равления. Пилот, ведущий самолет, — тоже управляющий, во всяком случае до тех пор, пока он не передаст управление авто­пилоту. Тогда автопилот станет управляющим устройством, объек­том управления которого будет самолет. Машина будет управлять машиной, т.е. самолет станет полностью автоматической систе­мой.

Любая машина, используемая в качестве объекта управления, обычно способна выполнять одно за другим разные действия, а также выполнять одно и то же действие многократно. Последова­тельность действий (операций) — это уже процесс. Поэтому меж­ду управлением машинами и управлением процессом существен­ной разницы нет.

Управление технологическим процессом — это управление последовательностью операций, т.е. формирование управляющих воздействий на тех, кто эти операции выполняет. В цехе, где ра­боты выполняются вручную, управление технологическим про­цессом сводится к управлению руководителем действиями рабо­чих. Если же действия совершают машины, то управление про­цессом представляет собой формирование воздействий на ма­шины, с тем чтобы они выполняли нужные действия в нужной последовательности в соответствии с алгоритмом. В этом случае воздействовать на машины может как оператор, так и управляю­щее устройство.

39

Сигналы

Как уже было сказано ранее, управление — это формирование воздействий на объект управления. Что представляют собой эти воздействия? Ответ зависит от того, кто или что является объек­том управления.

Если объект управления — человек, то воздействие на него в соответствии с алгоритмом представляет собой отданное ему уст­но или письменно распоряжение о выполнении той или иной последовательности действий, т.е. воздействие является инфор­мационным. Если же объект управления — машина, то воздей­ствие должно быть таким, чтобы оно вызвало у машины ответную реакцию в виде совершаемого ею нужного действия.

Под машиной подразумевается устройство, выполняющее за человека ту или иную работу. Но человеку свойственны два вида работы: умственная и физическая. Умственная работа связана с переработкой информации, физическая — с энергетическим воз­действием на объекты материального мира. Соответственно раз­личаются машины, перерабатывающие информацию, которые называются информационными устройствами, и машины, обеспе­чивающие энергетическое воздействие на объекты, которые на­зываются исполнительными механизмами.

Технологические процессы связаны с созданием и преобразо­ванием объектов материального мира. Для выполнения операций технологического процесса исполнительные механизмы затрачи­вают энергию, поэтому управляющее воздействие, которое зас­тавляет их работать, тоже должно быть энергетическим.

Существует множество вариантов такого воздействия: элект­рическое, механическое, гидравлическое и др. Эти воздействия характеризуются различными физическими величинами: элект­рическим напряжением, перемещением, давлением и т.д. Напри­мер, управляющее воздействие может представлять собой подан­ный на исполнительный механизм электрический ток или напря­жение, созданное в трубопроводе давление, перемещение заслонки и т.д.

Напряжение, давление, перемещение могут быть и больши­ми, и маленькими, действовать в течение разных интервалов вре­мени и иметь разные направления, т. е. эти физические величины могут изменяться. Изменения могут быть связаны с состоянием устройств, формирующих эти величины, а значит, они могут со­держать информацию об этих устройствах.

Информация, которая может быть использована в каких-либо полезных целях, называется полезной информацией, а физическая величина, содержащая эту информацию, называется сигналом.

Сигнал — это изменяющаяся физическая величина, значения которой содержат полезную информацию.

40

Изменяющиеся физические величины, не несущие полезной информации, в теории информации относятся к шумам.

Следует отличать сигнал от его носителя. Носителями сигналов являются материальные объекты, обладающие энергией: элект­рический ток, поток жидкости, свет (электромагнитное поле) и т.д. Соответственно сигналы могут быть электрические, гидрав­лические, световые и др. Практически во всех автоматических си­стемах используют электрические сигналы.

Сигнал является одной из характеристик его носителя: сила тока, давление жидкости, интенсивность света, а в некоторых слу­чаях — время существования сигнала.

Таким образом, управляющие воздействия представляют со­бой сигналы, формируемые оператором или управляющим уст­ройством и передаваемые исполнительным механизмам, которые называются сигналами управления, или управляющими сигналами.

В зависимости от того, какое действие должен выполнить ис­полнительный механизм, возможны два вида управляющих сиг­налов: аналоговые и дискретные. Аналоговые сигналы ис­пользуют в случаях, когда выполняемое действие имеет количе­ственную характеристику: «повернуть заслонку на 4Г», «перемес­тить движок реостата на 27 мм», «увеличить частоту вращения двигателя до 600 об/мин» и т.д. В этом случае управляющее воз­действие должно быть изменяемым, чтобы обеспечить именно такую реакцию исполнительного механизма, которая требуется для правильного выполнения данной операции и всего алгорит­ма, т.е. управляющий сигнал должен содержать информацию о количественной характеристике действия.

Например, исполнительный механизм должен переместить за­готовку в зависимости от заданных условий или на 3 мм, или на 5,1 мм, или на 8,2 мм. Изменяя значение управляющего сигнала, например электрического напряжения, мы должны иметь возмож­ность обеспечить нужное перемещение. Другой пример: для нагре­ва детали до заданной температуры мы должны, подавая соответ­ствующий сигнал, оказать на нагревательное устройство воздей­ствие, приводящее именно к этой температуре. И расстояние, и температура могут быть любыми (конечно, в определенных пре­делах), значит, задающие их управляющие сигналы тоже могут иметь любые значения.

Большинство физических величин могут принимать любые зна­чения. Если они изменяются, то их значения могут становиться чуть-чуть больше или чуть-чуть меньше, причем количество чуть-чуть отличающихся различных значений бесконечно. Такие вели­чины называются аналоговыми. Они непрерывны, т.е. их значе­ния не могут изменяться скачками.

Аналоговыми называются величины, которые могут иметь бес­численное множество значений.

41

Следовательно, управляющие сигналы, которые могут иметь любые значения, тоже являются аналоговыми. Понятие «любые значения» здесь не совсем точное, так как сигналы вырабатыва­ются конкретными устройствами с определенными характерис­тиками, ограниченными, например, напряжением питания. По­этому значения сигналов могут быть любыми только в определен­ных пределах.

Сигналы, которые могут принимать любые значения (в опре­деленных пределах), называются аналоговыми.

Каждый исполнительный механизм под действием аналогово­го управляющего сигнала выполняет предписанное действие на­столько, насколько это определено значением сигнала.

Дискретные сигналы используют в случаях, когда вы­полняемое действие не имеет количественной характеристики, т. е. оно может быть выполнено только однозначно — его невоз­можно выполнить ни чуть-чуть больше, ни чуть-чуть меньше (на­пример: «закрыть клапан», «переместить рычаг до упора», «вклю­чить двигатель», «установить инструмент А в позицию № 7» и т.д.). У клапана могут быть только два состояния: он или открыт, или закрыт (его нельзя закрыть чуть-чуть больше). Точно так же нельзя чуть-чуть больше включить двигатель — он или включен, или выключен. И хотя инструмент А может иметь много позиций, каждая из них однозначна — нельзя установить его в позицию № 7 чуть-чуть больше или чуть-чуть меньше.

В этих примерах управляющий сигнал может быть самым про­стым, например в виде подаваемого на исполнительный меха­низм электрического напряжения. Нет напряжения — нет дей­ствия, подано напряжение — выполняется действие. Возможно, в каких-то случаях это напряжение придется подать несколько раз (например, семь импульсов напряжения, чтобы установить инст­румент в позицию № 7). Но значение подаваемого напряжения стандартное, фиксированное, оно определяется только паспорт­ными данными исполнительного механизма, а не производимым им действием. Для управления важно не значение напряжения, а то, есть оно или нет, т. е. такой управляющий сигнал может иметь только одно из двух фиксированных значений: или ноль, или не­которое значение, определяемое характеристиками объекта уп­равления.

Существуют величины, которые характеризуются множеством фиксированных значений, например количество каких-либо объек­тов, которое всегда выражается целыми числами.

Величины, которые имеют два фиксированных значения или более, называются дискретными.

Дискретные величины по своей природе прерывистые, так как между любыми двумя соседними значениями этих величин име­ется разрыв, называемый шагом дискретизации.

42

Сигналы, имеющие два фиксированных значения или более, также называются дискретными.

В системах контроля и управления обычно используются дво­ичные дискретные сигналы, имеющие только два фиксирован­ных значения, как рассмотренные ранее управляющие сигналы.

Можно создать условия, при которых аналоговые величины проявляют себя как дискретные. Например, масса — аналоговая величина. Но если вы купили несколько пакетов молока по 1 кг каждый, то масса вашей покупки становится дискретной — сколько бы ни было у вас пакетов, их общая масса может иметь только фиксированные значения: 2, 3, 4 кг и т.д. Такое преобразование аналоговой величины в дискретную называется дискретизацией.

Таким образом, любая физическая величина по характеру из­менения ее значения может быть или постоянной (если она имеет только одно фиксированное значение), или дискретной (если она может иметь два и.ш более фиксированных значений), или анало­говой (если она м; ;;ет иметь бесчисленное множество значений).

В автоматических системах постоянные по значению физиче­ские величины часто используются в качестве эталонных для срав­нения с ними других величин, изменяющихся в ходе различных процессов.

Мы рассмотрели различные виды управляющих сигналов. Од­нако сигналы могут содержать не только информацию, необходи­мую для управления, но и любую другую информацию, которую нужно передать различным техническим устройствам или опера­тору. Например, сигналы, формируемые различными датчиками, несут информацию о значениях технологических параметров, со­стоянии исполнительных механизмов и т.д.

Исполнительные механизмы

Исполнительный механизм (ИМ} — это устройство, воздейству­ющее на объекты в соответствии с полученным управляющим сигналом.

Рассмотрим на примерах, как исполнительные механизмы вос­принимают управляющие сигналы и выполняют предписанные ими действия.

В подразд. 2.2.3 был рассмотрен алгоритм сортировки изделий. Не учитывая организацию повторения цикла и измерения диа­метра изделия, рассмотрим выполнение команд Поместить изде­лие в магазин № 1 и Поместить изделие в магазин № 2. Очевидно, что исполнительный механизм, выполняющий эти действия, дол­жен иметь некий рычаг, сдвигающий изделие с конвейера либо в сторону первого магазина, либо в сторону второго магазина. В та­кой ситуации на ИМ может подаваться сигнал, например, в виде

43

электрического тока, протекающего либо в одном, либо в другом направлении. Электрический ток обладает энергией, за счет кото­рой может производиться перемещение рычага. Информация о номере магазина выражается направлением тока, в зависимости от которого рычаг смещается в ту или другую сторону.

В подразд. 2.2.3 также был рассмотрен алгоритм погрузки кон­тейнеров. Легко представить кран, который поднимает контей­нер, переносит его к вагону и погружает в вагон. Вопрос заключа­ется в том, какие сигналы надо подавать крану для выполнения этих действий.

Пусть подъем и перемещение груза осуществляются с помо­щью электродвигателей, которые являются исполнительными механизмами. Тогда сигнал может представлять собой электриче­ское напряжение, которое подается на двигатель в течение како­го-то времени.

Очевидно, что чем больше это время, тем на большую высоту кран поднимет груз и на большее расстояние его переместит. Сле­довательно, информация в этом сигнале представлена его дли­тельностью, т.е. временем подачи напряжения на электродвига­тель.

Для выполнения команды Поднять очередной контейнер напря­жение подается на двигатель подъема груза в течение времени, необходимого для подъема груза на достаточную высоту. Для вы­полнения следующей команды Переместить контейнер к вагону напряжение подается на двигатель, перемещающий кран с гру­зом, в течение времени, необходимого для перемещения груза от контейнерной площадки до вагона. Для выполнения команды Погрузить контейнер в вагон напряжение подается на двигатель, опускающий груз, в течение времени, необходимого для опуска­ния груза до пола вагона.

Конечно, выполнение алгоритмов представлено здесь упрощен­но, но оно позволяет понять, какими могут быть сигналы и как на них реагируют ИМ.

Наиболее часто в автоматических системах используются электрические ИМ. Однако существуют механизмы, использую­щие в качестве источника энергии сжатый воздух, — пневмопри­воды . В гидроприводах используется энергия жидкости под давлени­ем. Чаще эти механизмы являются комбинированными и исполь­зуют еще и электрическую энергию.

Датчики

В подразд. 2.2.2 был рассмотрен алгоритм изготовления бутерб­рода. Это алгоритм с ветвлением, и выполняемые действия зави­сят от того, есть ли хлеб в хлебнице. Как это проверить?

44

Если исполнителем алгоритма являетесь вы, то вам достаточно заглянуть в хлебницу. Информацию о том, есть ли там хлеб, вы получите с помощью органов зрения — глаз.

У машины глаз нет, поэтому машине — исполнителю алгорит­ма — требуется какое-то устройство, которое сообщало бы ей нужную информацию. В данном случае это должна быть информа­ция типа «есть —нет». Аналогичное устройство необходимо для выполнения алгоритма сортировки изделий, рассмотренного в подразд. 2.2.3 (там нужно было определить наличие изделий на конвейере). Каким может быть такое устройство и как оно может определить наличие или отсутствие хлеба в хлебнице или детали на конвейере, будет рассмотрено далее.

В подразд. 2.2.4 был рассмотрен алгоритм нагрева детали до нуж­ной температуры. В этом алгоритме есть условие Если температура меньше /, то… Как узнать температуру детали? Для этого нужно какое-то устройство, получающее информацию о температуре и передающее ее дальше для использования при выполнении алго­ритма. Причем это уже не простейшая информация типа «есть — нет», а информация о текущем значении температуры, изменяю­щейся в широком диапазоне.

По этим примерам можно сделать вывод, что для выполнения алгоритмов кроме исполнительных механизмов нужны устройства, умеющие получать информацию об объектах окружающего мира, в том числе воспринимать физические величины, характеризую­щие свойства и состояние этих объектов (перемещение, темпера­туру, влажность, давление, электрическое напряжение и т.д.). Полученную информацию они должны передавать тому, кто бу­дет использовать ее для принятия решения о дальнейших дей­ствиях, — оператору или управляющему устройству.

Поскольку в автоматических системах практически всегда ис­пользуются электрические сигналы, именно их мы и будем рас­сматривать далее как носителей полезной информации. Таким об­разом, рассматриваемые устройства должны формировать элект­рические сигналы, которые содержат информацию о свойствах и состоянии объектов окружающего мира. Устройства, выполняю­щие эту функцию, называются датчиками.

Датчики — это устройства, которые преобразуют физические величины, характеризующие свойства и состояние объектов, в сигналы.

Если речь идет об автоматизации технологического процесса, то датчики получают информацию о свойствах и состоянии обра­батываемых материалов, оборудования, реализующего техноло­гический процесс, выпускаемых изделий и т.д. Эти свойства и состояния могут характеризоваться различными физическими ве­личинами, которые называются параметрами технологического процесса, или технологическими параметрами.

45

Параметрами называются физические величины, которые ха­рактеризуют свойства и состояние объектов.

Существуют датчики перемещения, скорости, температуры, давления, влажности и др. (см. гл. 4). В автоматических устройствах их называют датчиками технологических параметров. Так как па­раметры могут быть как аналоговыми, так и дискретными, датчи­ки тоже подразделяются на аналоговые (датчики перемещения, температуры и т.д.) и дискретные (датчики состояния (напри­мер, «включено—выключено»), количества и т.д.).

Каналы связи

Оператор или управляющее устройство с помощью сигналов передает исполнительным механизмам информацию о требуемых действиях, а датчики с помощью сигналов сообщают о состоянии связанных с ними объектов. Как происходит передача сигналов?

При использовании электрических сигналов под каналом свя­зи понимают, как правило, обычную двухпроводную электриче­скую линию, которая конструктивно может как состоять из от­дельной пары проводов, так и являться частью многопроводного кабеля.

В последнее время широко применяются также оптические ка­бельные линии связи с использованием лазеров и волоконной оптики. Они позволяют передавать одновременно огромное коли­чество сигналов, но требуют установки специальной аппаратуры на обоих концах оптоволоконного кабеля. Эта аппаратура тоже является частью канала связи.

Канал связи — это совокупность технических устройств, обес­печивающих передачу сигналов.

В автоматизированных системах каналы связи играют важную роль, особенно если объекты управления занимают большую тер­риторию и отдалены от оператора или управляющего устройства на значительное расстояние.

Именно в каналах связи сигналы подвергаются наибольшим искажениям из-за воздействия естественных (а иногда и искусст­венно создаваемых) помех. Поэтому передача сигналов с высокой точностью и без искажений возможна лишь при правильном вы­боре каналов связи и их грамотном конструктивном исполнении. Например, недопустима прокладка электрических кабелей, по которым передаются слабые информационные сигналы от датчи­ков, рядом с кабелями, передающими мощные сигналы управле­ния к исполнительным механизмам.

По мере прохождения сигналов по линии связи их мощность уменьшается, так как в кабелях происходит затухание сигналов из-за потерь энергии. Затухание сигналов — одна из важных ха-

 рактеристик линий связи. Другой важной характеристикой линий связи является пропускная способность. Она показывает макси­мальное количество информации, которое можно передать без ошибок по линии связи за единицу времени.

Для снижения стоимости каналов связи при их большой про­тяженности в качестве линий связи стремятся использовать ли­нии, предназначенные для других целей. Широко используются телефонные линии (например, для выхода в Интернет) и даже линии электропередачи. Такие линии наряду со своей основной функцией — передачей электроэнергии переменного тока про­мышленной частоты 50 Гц — передают информационные сигна­лы на частотах от 30 до 500 кГц.

В зависимости от возможного направления передачи сигналов каналы связи подразделяются на симплексные (сигналы передают­ся в одном направлении), дуплексные (сигналы могут одновре­менно передаваться в обоих направлениях) и полудуплексные (с переключением направления).

Типы автоматических систем

Автоматические системы подразделяются на три основных типа:

•       системы автоматического контроля;

•      системы автоматического управления;

. системы автоматического регулирования.

Система автоматического контроля (САК) осуществляет авто­матический сбор, обработку, анализ и представление оператору в удобном для него виде информации о параметрах технологиче­ского процесса.

Особенность этой системы заключается в том, что она не про­изводит никакого воздействия на технологический процесс. Ее задача — дать оператору объективную картину о протекании про­цесса и привлечь его внимание в случае выхода технологических параметров за допустимые пределы.

Наряду с контролем параметров самого процесса система кон­троля часто производит диагностический контроль параметров технологического оборудования.

Результаты контроля параметров технологического процесса и оборудования обычно поступают в ЭВМ для регистрации, а при выходе параметров за заданные пределы — выводятся на экран ЭВМ, а нередко — на специальные световые табло и в виде зву­ковых сигналов.

Например, при реализации алгоритма наполнения резервуа­ров (см. подразд. 2.2.3) система автоматического контроля может определять и сообщать оператору уровень жидкости в резервуаре, ее температуру, расход жидкости (если она отводится из резерву-

47

аров для каких-то целей) и другие параметры, причем для каж­дого резервуара в отдельности.

Одновременно система контроля может следить за исправнос­тью оборудования, например за наличием жидкости в трубопро­воде, через который происходит наполнение резервуаров, ее дав­лением и температурой.

Если давление в трубопроводе или уровень жидкости в резер­вуаре превысит предельно допустимое значение, то возможна ава­рия, поэтому система контроля предупреждает оператора о при­ближении параметра к опасному пределу.

Система автоматического управления (САУ) на основе инфор­мации о параметрах технологического процесса осуществляет ав­томатическое воздействие на технологическое оборудование с целью поддержания заданного хода и режимов технологического процесса.

Эта система обеспечивает протекание технологического про­цесса так, как это необходимо для достижения поставленной цели. Именно цель технологического процесса определяет алгоритм ра­боты САУ. Если в какой-то момент выясняется, что для достиже­ния цели алгоритм по каким-то причинам надо изменить, это изменение должно быть реализовано системой управления. Сле­довательно, система должна быть достаточно гибкой и следить за тем, не появились ли какие-то причины для изменения алгорит­ма. Рассмотрим это на примере тех же резервуаров, за состоянием которых следит система контроля.

Основной алгоритм заполнения резервуаров был приведен в подразд. 2.2.3. Что будет происходить после заполнения всех резер­вуаров? Уровень жидкости и другие параметры во всех резервуа­рах будут соответствовать заданным значениям, т. е. цель, постав­ленная в алгоритме, будет достигнута. Но если жидкость отводит­ся из резервуаров, ее уровень будет изменяться. За этим следит система контроля.

Предположим, что система контроля сообщила оператору о падении уровня жидкости в резервуаре № 3. Это означает, что от датчика уровня жидкости резервуара № 3 поступил сигнал с ин­формацией о пониженном уровне жидкости. Какие действия дол­жны быть предприняты? Если целью является полное заполнение резервуаров, то нужно подвести шланг к резервуару № 3, открыть вентиль, подождать появления сигнала о заполнении резервуара, после чего закрыть вентиль. Такие действия есть в алгоритме, и они должны быть выполнены применительно к резервуару № 3.

Таким образом, система автоматического управления должна отреагировать на сигнал, поступивший из системы автоматиче­ского контроля, и выполнить ту часть алгоритма, которая в сло­жившейся ситуации приведет к достижению цели. Без системы контроля система управления работать не может, т. е. она может в

48

начальной стадии выполнить алгоритм целиком и достичь цели, но для постоянного поддержания требуемых параметров техноло­гического процесса она всегда должна быть в контакте с АСК.

Система автоматического регулирования (САР) осуществляет автоматическое поддержание заданного значения контролируемого параметра технологического процесса или его изменение по за­данному закону.

Эту систему можно рассматривать как совокупность микросис­темы контроля и микросистемы управления, работающих только с одним параметром. Часто такое совмещение может быть доста­точно просто реализовано технически, что и привело к широкому распространению САР.

Пример системы автоматического регулирования температу­ры — электрический утюг. Повернув ручку установки температу­ры в положение, соответствующее типу ткани, вы задаете темпе­ратуру, которую система регулирования автоматически поддер­живает в течение всего времени глажения. Аналогичная система может использоваться для поддержания заданной температуры жидкости в резервуарах и трубопроводе, хотя практическая реа­лизация ее в производственных условиях немного иная.

Пример системы автоматического регулирования уровня жид­кости — устройство наполнения смывного бачка в туалете. Как только уровень воды в бачке понижается, открывается клапан и бачок заполняется водой; после достижения требуемого уровня клапан закрывается. Аналогичная система может использоваться и для регулирования уровня жидкости в резервуарах в производ­ственных условиях.

Особенностью САР является ее полная автономность: как бы ни развивались события в технологическом процессе, контроли­руемый системой параметр будет всегда иметь заданное значение или изменяться по заданному закону (в последнем случае система будет более сложной).

Практически при автоматизации технологических процессов используются комбинированные автоматические системы, вклю­чающие в себя системы всех трех рассмотренных типов.

Системы автоматики — классификация

Классификация систем автоматического управления

Классифицировать системы автоматического управления можно по методу управления и функциональному признаку. По методу управления все системы делятся на два больших класса: обыкновенные (несамонастраивающиеся) и самонастраивающиеся (адаптивные).

Обыкновенные системы , относящиеся к категории простых, не изменяют своей структуры в процессе управления. Они наиболее разработаны и широко применяются в литейных и термических цехах. Обыкновенные системы автоматического управления подразделяют на три подкласса: разомкнутые, замкнутые и комбинированные системы управления.

Разомкнутые системы автоматического управления в свою очередь делят на системы автоматического жесткого управления (САЖУ) и системы управления по возмущению.

У первых систем регулятор воздействует на объект управления независимо от полученного результата, т. е. значения регулируемой величины и внешнего возмущения. Системы управления по возмущению работают по принципу, когда управляющее воздействие вырабатывается в зависимости от внешнего возмущения, оказывающего влияние на объект управления.

В качестве примера можно рассмотреть систему отопления литейного или термического цеха. В этом случае расход горячей воды в теплотрассе цеха зависит от внешних погодных условий. Чем холоднее на улице, тем больше подается горячей воды в батареи отопления, и наоборот.

Замкнутые системы автоматического управления , работающие по принципу отклонения, называют также системами автоматического регулирования (САР). Их отличительной чертой является наличие замкнутого контура прохождения сигналов, т. е. наличие обратного канала, по которому информация о состоянии регулируемой величины передается на вход элемента сравнения.

Системы автоматического регулирования предназначены для решения трех задач: стабилизации регулируемой величины (стабилизирующая САР), изменения регулируемой величины по известной (программная САР) или неизвестной (следящая САР) программам.

В стабилизирующих САР заданное значение регулируемой величины постоянно. Примером такой системы может служить система регулирования температуры в рабочем пространстве термической печи. В программных САР значение регулируемой величины изменяется во времени по заранее разработанной (известной) программе.

В следящих системах заданное значение регулируемой величины изменяется во времени по заранее неизвестной программе. Следящие и программные САР отличаются от стабилизирующих принципом обработки задающего сигнала.

Наиболее типичным примером следящего регулирования является автоматическое поддержание заданного соотношения между расходами топлива и воздуха при регулировании процесса горения в топливных плавильных и нагревательных печах.

Системы автоматического управления: а — разомкнутая, б — разомкнутая по отклонению, в — замкнутая, г — комбинированная, д — самонастраивающаяся, Р — регулятор, ОУ — объект управления, ЭС — элемент сравнения, УАВ — устройство анализа задающего воздействия: ВУ — вычислительное устройство, ИУ — исполнительное устройство, АУУ — автоматическое управляющее устройство, УАО — устройство анализа объекта управления.

Комбинированные системы сочетают в себе достоинства систем управления по отклонению и по возмущению, что повышает точность управления. Действие неучтенных возмущений в комбинированных системах компенсируется или ослабляется управлением по отклонению.

Самонастраивающиеся (адаптивные) системы можно разделить на три подкласса: экстремальные системы, системы с самонастройкой параметров и системы с самонастройкой структуры.

Системами экстремального регулирования называют системы стабилизирующего, следящего или программного управления, у которых настройка, программа или закон воспроизведения автоматически изменяются в зависимости от изменения внешних условий или внутреннего состояния системы с целью создания наивыгоднейшего (оптимального) режима работы объекта управления.

В таких системах вместо постоянной настройки или программы устанавливается устройство автоматического поиска, которое проводит анализ какой-либо характеристики объекта (коэффициента полезного действия, производительности, экономичности и т. п.) и в зависимости от полученного результата подает в управляющее устройство требуемое значение регулируемой величины так, чтобы данная характеристика получила экстремальное значение при непрерывном изменении различных возмущающих воздействий, оказывающих влияние на условия работы системы.

В системах с самонастройкой параметров при изменении внешних условий или характеристик объекта регулирования происходит автоматическое (не по заранее заданной программе) изменение варьируемых параметров управляющего устройства с целью обеспечения устойчивой работы системы и поддержания регулируемой величины на заданном или оптимальном уровне.

В системах с самонастройкой структуры при изменении внешних условий и характеристик объекта управления происходит переключение элементов в схеме соединений или введение в нее новых элементов. Целью таких изменений (отбора) структуры является достижение лучшего решения задачи управления.

Отбор структуры осуществляется путем автоматического поиска с применением вычислительных и логических операций. Такие системы должны не только приспосабливаться ко всем изменениям внешних условий и характеристик объекта, но и функционировать нормально даже при наличии неполадок или отказов отдельных элементов, создавая новые цепи взамен нарушенных. Системы с самонастройкой структуры можно заставить самосовершенствоваться, “приобретать опыт” путем быстрого опробования нескольких вариантов, отбора и “запоминания” лучшего из них.

Согласно классификации по функциональному признаку все автоматические системы управления подразделяют на четыре класса :

системы для координации работы механизмов,

системы регулирования параметров технологических процессов,

системы автоматического контроля,

системы автоматической защиты и блокировки.

Системы, предназначенные для координации работы отдельных механизмов установки или установки в целом, являются системами автоматического жесткого управления (САЖУ) .

Системы автоматического регулирования (САР) технологических процессов обеспечивают поддержание регулируемой величины на заданном уровне или изменение ее по заданной программе.

Системы автоматического контроля (САК) содержат средства и методы для получения информации о текущих значениях параметров технологических процессов (температуры, давления, запыленности или загазованности воздуха и др.) без непосредственного участия человека.

Системы автоматической защиты (САЗ) и блокировки (САБ) предотвращают возникновение, аварийных ситуаций в работе оборудования при установившемся режиме.

Системы автоматики – классификация

Автоматические системы, используемые в строительных машинах и оборудовании для контроля, регулирования и управления, можно классифицировать по ряду признаков.

По характеру алгоритма управления различают системы по разомкнутому и замкнутому (с обратной связью) циклам, а также комбинированные системы. В первом случае в системе отсутствует обратная связь и управление является жестким. В такой системе (рис. 10.2, а) задающий сигнал X поступает в управляющее устройство УУ, из которого сигнал управляющего воздействия УВ направляется к объекту управления ОУдля получения выходных координат Y с учетом возможного воздействия сторонних помех F. При управлении по замкнутому циклу (рис. 10.2, б) в случае отклонения выходного параметра от заданного значения сигнал возвращается объектом управления на управляющее устройство для корректировки. Такие системы работают с изменяемыми структурой и законом управления. Комбинированное управление (рис. 10.2, в) характеризуется наличием в системе обратной связи и резервного управляющего устройства, подключаемого параллельно первому через элемент сравнения (анализатор). Установленные на схемах знаки «плюс» и «минус» характеризуют положительные или отрицательные значения задающего воздействия.

В зависимости от числа каналов обратной связи различают одноконтурные и многоконтурные системы. В последних всегда более одной замкнутой цепи воздействия.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

По характеру применяемых сигналов различают непрерывные и дискретные (импульсные, релейные) системы.

По характеру изменения сигналов задатчика системы делят на стабилизирующие, программного управления и следящие. В стабилизирующих системах по поступающим постоянным сигналам выходные параметры поддерживаются практически с постоянными значениями (например, стабилизация температуры двигателя). В системах программного управления сигналы из задающего устройства меняются по заранее установленным законам и выходные параметры также изменяются во времени и пространстве. В следящих системах значения заранее неизвестны и из блока задающего устройства поступают случайно изменяющиеся сигналы, измеряемые соответствующими датчиками. Эти системы, в свою очередь, делятся на автономные, копирные и комбинированные.

По количеству выходных параметров различают одномерные и многомерные системы.

По расположению измерительных и сигнальных устройств относительно управляемого объекта и по его расположению относительно пульта автоматические контроль и управление разделяют на местные и дистанционные. Местный контроль и управление наибольшее распространение получили в передвижных, в том числе в строительных машинах. Дистанционный контроль и управление используют при одновременной работе с несколькими машинами или для приближения его к месту выполнения технологических операций рабочим органом машины. При этом значительно увеличивается роль каналов связи, осуществляющих передачу сигналов на расстояние. В качестве каналов связи используются механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные (смешанные) передачи.

Для лучшего усвоения материала рассмотрим блок-схемы основных автоматических систем, используемых для контроля, управления и регулирования.

При использовании в качестве конечного элемента сигнального преобразователя (рис. 10.3, 6) система автоматического контроля усложняется. В этом случае контролируемая величина а объекта О также подается на датчик Д. Однако в дальнейшем сигнал си от датчика поступает в сравнивающее устройство (анализатор) А. В анализаторе происходит сравнение сигнала а с сигналом сц, который должен быть равен сигналу а в соответствии с заданным значением величины а. При несовпадении сигналов а и аг анализатор посылает сигнал Аа об отклонении контролируемой величины а от заданного параметра. После прохождения усилителя У сигнал Aai поступает на сигнальный преобразователь СП. В отличие от рассмотренных схем автоматического контроля в системах прямого действия отсутствует усилитель.

По числу контролируемых величин различают единичный и множественный автоматический контроль, в одном из которых осуществляется контроль только одного параметра рабочего процесса и только в одном месте, а во втором — контроль нескольких параметров или одного параметра в нескольких местах при выполнении определенного технологического процесса. Множественный контроль, в свою очередь, делится на параллельный, последовательный и смешанный, представляющий сочетание из двух основных. При параллельном контроле используется необходимое количество каналов, обеспечивающих контроль всех измеряемых параметров во всех местах их расположения. Последовательный контроль позволяет получить информацию от нескольких датчиков к одному сигнальному преобразователю или же датчик имеет возможность перемещаться поочередно к различным местам получения информации.

Системы автоматической защиты (САЗ) также работают по разомкнутому циклу и в большинстве случаев являются системами непрямого действия, так как для подачи звуковых и световых предупреждающих сигналов, а также для отключения энергоснабжения машины или отдельных ее узлов мощность сигнала, получаемого от датчика, недостаточна. В отличие от блок-схемы системы автоматического контроля здесь в конце цепи обычно используют реле или контактор, отключающие управляющие цепи привода объекта, а также применяют параллельное включение различных датчиков на один сигнальный прибор или устройство релейной защиты.

Рис. 10.4. Блок-схема САУ

В блок-схеме этого управления (рис. 10.4) задающий сигнал а поступает в управляющее устройство УУ, из которого сигнал а о необходимости управления объектом поступает в усилитель У. Усиленный сигнал аг поступает в исполнительный орган ИО, оказывающий требуемое воздействие аз на объект управления ОУ.

Автоматическое управление бывает непрерывным и дискретным, по количеству управляемых объектов — единичным и множественным, а также местным и дистанционным. Примером местного единичного управления является работа однозубого рыхлителя по заданной программе. Дистанционное множественное управление широко используется в асфальто- и цементобетонных установках и заводах. В основном это программное управление различными технологическими процессами.

Системы автоматического регулирования (САР) являются разновидностью автоматического управления и предназначены для сопоставления действительного значения параметров выполняемого процесса с заданным и с дальнейшим управлением объектом в зависимости от результатов сопоставления (т. е. управление с использованием информации о результатах управления).

В соответствии с этим система автоматического регулирования осуществляет не только управление объектом, но и одновременный контроль за его правильной работой. Следует также отметить, что в системах автоматического регулирования рассматривается совместная работа регулируемого объекта и регулирующих устройств.

К регулирующим устройствам относятся автоматические регуляторы, позволяющие без участия человека выдерживать заданные параметры с требуемой степенью точности. Так как автоматический регулятор воздействует на регулируемый объект, а регулируемые параметры воздействуют на регулятор, вызывая в нем требуемое управляющее воздействие, цепь воздействия оказывается замкнутой и система работает с обратной связью.

В соответствии с используемой, по характеру изменения сигналов задатчика, системой (стабилизирующая, программная, следящая) изменяется и состав автоматического регулятора. Однако в общем случае блок-схема практически не изменяется. Рассмотрим состав и работу блок-схемы системы автоматического регулирования для ее различных видов.

При значительном расхождении параметров а и аг анализатор подает о полученной разнице сигнал Да = с в усилитель У. Усиленный сигнал с поступает в исполнительный орган ИО, изменяющий рассогласованный сигнал и передающий отрегулированное воздействие сг на объект регулирования ОР.
При различных видах систем автоматического регулирования в них вводятся дополнительные устройства.

В стабилизирующей САР вводится задатчик 3, подающий постоянный сигнал аг (соответствующий такому сигналу а, который появляется в датчике Д при соразмерности регулируемого параметра а заданному постоянному значению) в анализатор А.

В программной САР сигнал аг, изменяющийся по заданному закону во времени, подается в анализатор А также от задатчика. Однако для перемещающихся во время работы машин, регулируемые параметры которых изменяются по заданной функции пути, сигнал задатчика связан с длиной пройденного пути, измеряемого дополнительным датчиком времени или пройденного пути Д2.

Различают САР прямого и непрямого действия, непрерывные и дискретные, одно- и многоконтурные и т. д.

Наряду с вышерассмотренными, в системе автоматического регулирования используется и самонастраивающая (адаптивная) система, определяющая путем автоматического поиска такое значение регулируемого параметра, которое обеспечивает наивыгоднейший режим работы регулируемого объекта при изменяющихся условиях его работы.

В качестве рабочих элементов в автоматических системах управления, регулирования, контроля и защиты используются датчики и устройства контроля и регулирования, усилители, микропроцессоры и исполнительные механизмы.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ

Автоматические системы, используемые в строительных :мащинах. и оборудовании для контроля, регулирования и управления, можно классифицировать по ряду признаков.

По характеру алгоритма управления различают системы по разомкнутому и замкнутому (с обратной связью) циклам, а также комбинированные системы. В первом случае в системе отсутствует обратная связь и управление является жестким. В такой системе (рис.3,а) задающий сигнал Х поступает в управляющее устройство УУ, из которого сигнал управляющего воздействия УВ направляется к объекту

Рис.3. Системы автоматического управления: а — по разомкнутому циклу; б — по замкнутому циклу; в ‑ по комбинированной схеме

управления ОУ для получения выходных координат У с учетом возможного воздействия сторонних помех F. При управлении по замкнутому циклу (рис.3,б> в случае отклонения выходного параметра от заданного значения сигнал возвращается объектом управления на управляющее устройство для корректировки, Такие системы работают с изменяемыми структурой и законом управления. Комбинированное управление (рис.3,в) характеризуется начием в системе обратной связи и резервного управляющего устройства, подключаемого параллельно первому через элемент сравнения (анализатор). Установленные на схемах знаки «плюс» и «минус» характеризуют положительные или отрицательные значения задающего воздействия.

Устройства обратной связи объединяют под понятием «регуляторы», которые различают как регуляторы прямого (использующие энергию объекта) и непрямого (требующие дополнительного электроснабжения— усилителя) действия. В зависимости от числа каналов обратной связи различают одноконтурные и многоконтурные системы, и последних всегда более одной замкнутой цепи воздействия.

По характеру применяемых сигналов различают непрерывные и дискретные (импульсные, релейные) системы.

По характеру изменения сигналов задатчика системы делят на стабилизирующие, программного управления и следящие. В стабилизирующих системах по поступающим постоянным сигналам выходные параметры поддерживаются практически с постоянными значениями (например, стабилизация температуры двигателя). В системах программного управления сигналы из задающего устройства меняются по заранее установленным законам и выходные параметры также изменяются во времени и пространстве. В следящих системах значения заранее неизвестны и из блока задающего устройства поступают случайно изменяющиеся сигналы, измеряемые соответствующими датчиками. Эти системы, в свою очередь, делятся на автономные, копирные и комбинированные.

По количеству выходных параметров различают одномерные и многомерные системы.

По расположению измерительных и сигнальных устройств относительно управляемого объекта и по его расположению относительно пульта автоматические контроль и управление разделяют на местные и дистанционные. Местный контроль и управление наибольшее распространение получили в передвижных, в том числе в строительных машинах. Дистанционный контроль и управление используют при одновременной работе с несколькими машинами или для приближения его к месту выполнения технологических операций рабочим органом машины. При этом значительно увеличивается роль каналов связи, осуществляющих передачу сигналов на расстояние. В качестве каналов связи используются механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные (смешанные) передачи.

Рис.4. Блок-схемы САК

Рассмотрим блок-схемы основных автоматических систем, используемых для контроля, управления и регулирования. Системы автоматического контроля (САК) работают по разомкнутому циклу и могут быть как прямого, так и непрямого действия. В блок-схеме системы автоматического контроля непрямого действия (рис.4,а). контролируемая величина а с объекта О, осуществляющего производственный процесс, подается на датчик Д, передающий сигнал а1 дальше на усилитель У, от которого сигнал а3 поступает на измерительный преобразователь ИП.

При использовании в качестве конечного элемента сигнального преобразователя (рис.4,б) система автоматического контроля усложняется. В этом случае контролируемая величина а объекта О также подается на датчик Д. Однако в дальнейшем сигнал а1 от датчика поступает в сравнивающее устройство (анализатор) А. В анализаторе происходит сравнение сигнала а1 с сигналом а2, который должен быть равен сигналу а1в соответствий с заданным значением величины а. При несовпадении сигналов а1 и а2анализатор посылает сигнал Δа об отклонении контролируемой величины аот заданного параметра. После прохождения усилителя У сигнал Δа1 поступает на сигнальный преобразователь СП. В отличие от рассмотренных схем автоматического контроля в системах прямого действия отсутствует усилитель.

По числу контролируемых величин различают единичный и множественный автоматический контроль, в одном из которых осуществляется контроль только одного параметра рабочего процесса и. только в одном месте, а во втором — контроль нескольких параметров или одного параметра в нескольких местах при выполнении определенного технологического процесса. Множественный контроль, в свою очередь, делится на параллельный, последовательный и смешанный, представляющий сочетание из двух основных. При параллельном контроле используется необходимое количество каналов, обеспечивающих контроль всех измеряемых параметров во всех местах их расположения. Последовательный контроль позволяет получить информацию от нескольких датчиков к одному сигнальному преобразователю или же датчик, имеет возможность перемещаться поочередно к различным местам получения информации.

Системы автоматической защиты (САЗ) также работают по разомкнутому циклу и в большинстве случаев являются системами непрямого действия, так как для подачи звуковых и световых предупреждающих сигналов, а также для отключения энергоснабжения машины или отдельных ее узлов мощность сигнала, получаемого от датчика, недостаточна. В отличие от блок-схемы системы автоматического контроля здесь в конце цепи обычно используют реле или контактор, отключающие управляющие цепи привода объекта, а также применяют параллельное включение различных датчиков на один сигнальный прибор или устройство релейной защиты.

Системы автоматического управления (САУ) в основном работают по разомкнутому циклу, так как не получают информацию о действительном протекании технологического процесса, и практически всегда являются непрямого действия: В блок-схеме этого управления. (рис.5) задающий сигнал а поступает в управляющее устройство УУ, из которого сигнал а1 о необходимости управления объектом поступает в

Рис.5. Блок схема САУ

усилитель У. Усиленный сигнал а2 поступает в исполнительный орган ИО, оказывающий требуемое воздействие а3 на объект управленияОУ. Автоматическое управление бывает непрерывным и дискретным, по количеству управляемых объектов — единичным и множественным, а также местным и дистанционным. Примером местного единичного управления является работа однозубого рыхлителя по заданной программе.

Дистанционное множественное управление широко используется в асфальто- и цементобетонных установках и заводах.

Системы автоматического регулирования (САР) являются разновидностью автоматического управления и предназначены для сопоставления действительного значения параметров выполняемого процесса с заданным и с дальнейшим управлением объектом в зависимости от результатов сопоставления (т.е. управление с использованием информации о результатах управления).

В соответствии с этим система автоматического регулирования осуществляет не только управление объектом, но и одновременный контроль за его правильной работой. Следует также отметить, что в системах автоматического регулирования рассматривается совместная работа регулируемого объекта и регулирующих устройств.

К регулирующим устройствам относятся автоматические регуляторы, позволяющие без участия человека выдерживать заданные параметры с требуемой степенью точности. Так как автоматический регулятор воздействует на регулируемый объект, а регулируемые параметры воздействуют на регулятор, вызывая в нем требуемое управляющее воздействие, цепь воздействия оказывается замкнутой и система работает с обратной, связью.

В соответствии с используемой, по характеру изменения сигналов задатчика, системой (стабилизирующая, программная, следящая) изменяется и состав автоматического регулятора. Однако в общем случае блок-схема практически не изменяется. Рассмотрим состав и работу блок-схемы системы автоматического регулирования для ее различных видов.

Блок-схема системы автоматического регулирования (рис.6) включает в себя объект регулирования ОР и автоматический регулятор АР, все элементы которого расположены внутри прямоугольника, обозначенного на схеме пунктиром. Регулируемый параметр а поступает из объекта регулирования ОР на датчик Д, откуда сигнал а1 поступает в анализатор А, где сопоставляется с заданным значением регулируемого параметра а2 При значительном расхождении параметров а1 и а2 анализатор подает о полученной разницесигнал Δа=с в усилитель У. Усиленный сигнал с1 поступает в исполнительный орган ИО; изменяющий рассогласованный сигнал и передающий отрегулированное воздействие с2 на объект регулирования ОР.

Рис.6. Блок схема САР

При различных видах систем автоматического регулирования в них вводятся дополнительные устройства.

В стабилизирующей САР вводится задатчик З, подающий постоянный сигнал а2 (соответствующий такому сигналу а1, который появляется в датчике Д при соразмерности регулируемого параметра азаданному постоянному значению) в анализатор А.

В программной САР сигнал а2, изменяющийся по заданному закону во времени, подается в анализатор А также от задатчика З. Однако для перемещающихся во время работы машин, регулируемые параметры которых изменяются по заданной функций пути, сигнал задатчика связан с длиной пройденного пути, измеряемого дополнительным датчиком времени или пройденного пути Д2.

В следящей САР вместо задатчика используется дополнительный датчик Д1, измеряющий значение внешней переменной величины а2 в соответствии с которой регулируется параметр а. Различают САР прямого и непрямого действия, непрерывные и дискретные, одно- и многоконтурные и т.д.

Наряду с вышерассмотренными, в системе автоматического регулирования используется и самонастраивающаяся (адаптивная) система, определяющая путем автоматического поиска такое значение регулируемого параметра, которое обеспечивает наивыгоднейший режим работы регулируемого объекта при изменяющихся условиях его работы.

В качестве рабочих элементов в автоматических системах управления, регулирования, контроля и защиты используются датчики и устройства контроля и регулирования, усилители, микропроцессоры и исполнительные механизмы.

|следующая лекция ==>
АВТОМАТИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ|Структура строительной машины

Дата добавления: 2018-06-28 ; просмотров: 292 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Системы автоматики. Виды и особенности применения

Отрасль техники и науки, которая объединяет теорию и методы проектирования системы автоматики, и устройств, способных выполнять свою основную работу без человека, называется автоматикой.

Классификация и особенности применения

По назначению и характеру выполняемых работ системы автоматики разделяют:

  • Системы автоматического контроля служат для контроля некоторого процесса, и включают в себя датчик, усилитель, который принимает сигнал, элемент Р, реализующий последнюю операцию контроля – преобразование результата в удобной форме. Исполнительным элементом может выступать звуковой сигнал, любое другое сигнализирующее устройство ( системы сигнализации ) .

В автоматическую систему контроля входят распределители, блоки питания, стабилизаторы и другие компоненты. Независимо от числа компонентов такие системы разомкнутые, а сигнал идет в одном направлении: от контролируемого объекта Е к исполнительному компоненту Р.

  • Системы автоматического управления служат для управления некоторым техпроцессом, используются для автоматизации процессов запуска, регулировки скорости вращения и реверса электромоторов в приводах механизмов.
    Одной из разновидности этой системы является система автоматической защиты. Она предотвращает наступление предельного и аварийного режимов, прекращая в необходимый момент работу.
  • Системы автоматического регулирования удерживают регулируемый параметр в определенных пределах. Это является наиболее сложной автоматической системой, которая объединяет в себе управление и осуществление контроля. Одним из компонентов систем является регулятор.
    При выполнении этой системой всего одной задачи по поддержанию постоянного значения параметра, они называются системами стабилизации . Имеются процессы, нуждающиеся в изменении параметра по времени. Такие системы получили название систем программного регулирования .

Для создания стабильности регулируемого параметра применяют различные принципы и методы работы.

При регулировке по отклонению элемент UN сравнивает действительное напряжение Uф с заданной величиной Uз, определяемой элементом ЕN. После этого на выходе UN возникает сигнал ΔU = Uз-Uф, который прямо зависит от отклонения напряжения. Сигнал протекает через усилитель А, далее идет на рабочий орган L. Из-за колебания напряжения на обмотке, изменяется действительное напряжение генератора, который изменяет его отклонение.

Усилитель, который не меняет принцип работы системы, нужен для ее реализации, в то время, когда не хватает мощности сигнала для действия на рабочий орган.

Вместе с задающим действием на систему влияют факторы, образующие отклонения регулируемого параметра. Изменение температуры внешней среды изменяет сопротивление в схеме обмотки возбуждения. Это оказывает влияние на напряжение генератора. Независимо от того, где будут возникать действия Q, система регулирования среагирует на возникшее отклонение регулируемого параметра.

Регулирование по возмущению нуждается в специальных компонентах, которые измеряют действие Q и влияют на рабочий орган. В системе, действующей по такому принципу, значение регулируемого параметра не берется в расчет. Учитывают только нагрузочный ток Iн. Изменение магнитодвижущей силы возбуждающей обмотки, которая является измерительным компонентом системы, происходит при изменении нагрузочного тока. Это приводит к изменению выходного напряжения генератора.

Комбинированная система образуется объединением разных систем в одну.

По принципу действия системы автоматики делятся:
  • Статические системы контролируют регулируемый параметр, который не имеет стабильного значения, и с повышением нагрузки меняется на определенное значение, которое называется ошибкой регулирования. Рассмотренные выше системы – это простые статические системы. Ошибка регулирования возникает из-за большего отклонения напряжения для создания большего тока. Напряжение генератора зависит от нагрузочного тока по прямой зависимости. Максимальное отклонение разности потенциалов называется статизмом системы.
  • В астатической системе автоматики разность потенциалов на генераторе изменяется регулировкой реостата R, подключенного в цепь возбуждающей обмотки L.

Сервомотор М начинает работать и двигать ползунок реостата, когда возникает сигнал на входе. Ползунок двигается, пока сигнал не обнулится. Система такого типа имеет отличие в том, что для поддержки новой величины тока возбуждения не нужен сигнал на выходе усилителя. Такое отличие и дает возможность избавиться от статизма.

По виду цепи передачи сигналов:
  • Разомкнутые . Во время разомкнутой цепи система управления реагирует на воздействия без получения информации о величине регулируемых параметров, и без сравнения результатов работы, а также без возможности корректировки. Такие системы применяются в обеспечении заданной температуры в помещении, в автоматических турникетах и т. д.
  • Замкнутые . При замкнутой цепи система управления получает данные о величине параметров, сравнивает их с требуемыми, производит корректировку. Такое замыкание цепи выполняется с помощью обратной связи от управляемой системы к управляющей.
По количеству обратных связей:
  • Многоконтурные . Системы, имеющие кроме главного контура обратные связи, называются многоконтурными. В отличие от одноконтурных систем, в многоконтурных системах воздействие к точке системы способно обойти систему и обратно вернуться в первую точку по нескольким различным контурам.
  • Одноконтурные . Современные системы автоматики чаще всего имеют параллельные устройства коррекции или обратные связи. Системы, которые регулируют только один параметр с одной обратной связью, называются одноконтурными. В них воздействие на некоторую точку системы может пройти всю систему и обратно вернуться к первой точке, при этом пройдя по одному контуру.
По управлению:
  • Следящие системы . К таким системам относятся системы автоматики, в которых сигнал, меняющийся произвольным образом, в результате выходит с допустимой ошибкой. Основной компонент следящей системы – датчик рассогласования. Он определяет ошибку между ведущей и ведомой величинами.
  • Программное регулирование . Системы автоматики, заставляющие регулируемый параметр изменяться по заданному программой закону, получили название систем программного регулирования . Программа изменения параметра создается специалистами с учетом поставленной задачи регулирования.
  • Автоматическая стабилизация . В системах автоматической стабилизации регулируемый параметр при различных возмущениях, которые действуют на систему, стабилизируется регулятором до постоянной величины.
По связи выходного и входного параметра:
  • Непрерывные . В ранних примерах было принято, что действие на рабочий орган осуществлялось непрерывно за все время, пока имеется отклонение регулируемого параметра. Такая система называется системой непрерывного действия .
  • В дискретных системах действие на рабочий орган производится ступенчато. Для примера можно рассмотреть работу утюга, в котором регулировка принимает одно из двух положений при изменении температуры. В такой системе регулировка температуры производится коммутацией нагревательного элемента по сигналу датчика. При повышении температуры выше предела датчик разрывает контакт и выключает нагреватель. При уменьшении температуры менее определенного значения, нагреватель подключается. Такая система не находится в устойчивом состоянии, и имеет два положения включения: в меньшую или большую сторону.
  • Для создания качественной регулировки автоматики могут содержать специальные устройства, которые являются обратными связями . В них сигнал направлен в противоположную сторону от основного сигнала управления.
По виду источника энергии:
  • Пневматические – обеспечивают высокую скорость, применяют энергию сжатого газа.
  • Электрические – удобны в работе и легки в передаче информации и ее обработке.
  • Гидравлические – обеспечивают повышенную мощность, применяют энергию жидкости.
Телемеханические системы автоматики

Если компоненты системы находятся далеко между собой, то для соединения применяется передатчик, приемник и каналы связи. Поэтому эти системы называются телемеханическими.

Они состоят из управляющего пункта с оператором, пунктов контроля с объектами контроля А1-Ап, каналов передачи L1А-LпА, которые соединяют управляющий пункт Е1М с контрольными пунктами Е2А-Еп. В системе телемеханики по каналам передачи можно передавать многие виды информации.

Система телеизмерения

Если информация передается только о контрольном объекте, то системы называют телеизмерением. В них сигналы от датчика передаются на управляющий пункт Е1М, преобразуются в показания цифровых или стрелочных измерительных приборов. При этом передача информации может происходить непрерывно или с перерывами.

Система телесигнализации

Если от датчика поступает сигнал на пункт управления только о том, включен объект контроля или выключен, такие системы автоматики называются системами телесигнализации.

Телесигнализация выдает данные по управлению объектом контроля, либо служит информацией для решения по управлению в системах телерегулировки и телеуправления. Главным отличием этих систем от других заключается в непрерывности и дискретности сигналов.

А. Элементы автоматики Классификация систем автоматики (стр. 6 из 8)

При поступлении команды считывания на первый конъюнктор одновременно поступает два сигнала, а на второй и третий только один. На первом выходе будет сигнал логической единицы, а на втором и третьем выходах – сигнал логического нуля.

Т.О. информация 1-го источника будет подключена к потребителю, а 2-го и 3-го подключена не будет.

Электронно-цифровые распределители обладают более высоким быстродействием, безинерционностью, но у них более сложная схема.

Основные понятия об исполнительных устройствах.

Исполнительные устройства – это устройства, предназначенные для непосредственного воздействия на управляющий объект с целью осуществления функции автоматического управления или автоматического регулирования.

4. Неэлектрические, пневматические и гидравлические.

К неэлектрическим относятся: электромагнитные и электродвигательные ИУ, которые преобразуют энергию эл. тока в механическую энергию с целью воздействия на объект управления или на его органы (шток, поршень, и др.).

РАЗДЕЛ 2. СИСТЕМЫ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

15.Основные понятия теории управления.

Автоматическое управление – это комплекс действий, обеспечивающих автоматическое выполнение производственного процесса без участия человека.

Управлением называется совокупность действий, обеспечивающих выполнение производственного процесса с целью получения заданных результатов.

При ручном и полуавтоматическом управлении команды или действия по управлению технологическим процессом выдаются человеком или часть – человеком, а часть – автоматически в полуавтоматических системах.

Системы управления бывают:

1. САР. – система автоматического регулирования.

2. СПУ. – система программного управления.

3. СЗУ. – система зависимого управления.

САР бывает замкнутая и разомкнутая.

1. Замкнутая САР охвачена обратной связью. Осуществляет автоматически выполнение заданной работы с контролем хода его производства или поддерживает значение параметров (одного или нескольких) объекта регулирования в заданных пределах. Например: величина вых. Стабилизированного напряжения источника питания.

2. Разомкнутая САР автоматически выполняет технологический процесс при отсутствии контроля за его ходом. Требует постоянного вмешательства человека для выдачи очередной команды. Не охвачена обратной связью. Для устранения недостатков разомкнутых систем создана СПУ, в которой вместо задающего устройства установлено программное устройство:

Вся командная информация в данном системе записана на программе, в определённой очерёдности на перфолентах, перфокартах, магнитных лентах, жёстких и мягких магнитных дискетах и выдаётся в систему для выполнения технологического процесса. Разомкнутые системы управления нашли широчайшее применение в металлообрабатывающей промышленности и в др. отраслях, где не требуется помехозащита и применение специальных схем, являются наиболее простыми и доступными. Для них не являются критическими внешние возмущения.

В СЗУ учитываются внешние факторы, воздействующие на объект регулирования: температура, влажность, скорость ветра, давление, величины параметров элементной базы и т.д., значительно усложняющие системы управления при выполнении технолог. процесса.

16. Основные понятия о системах регулирования, контроля и сигнализации.

Системой регулирования называется система автоматически поддерживающая величину одного из выходных параметров постоянной с заданной степенью точности.

1.По способу взаимодействия между АР (авт. Регул.) и ОР. Бывают замкнутые и разомкнутые.

Замкнутая САР характеризуется наличием цепи обратной связи между ОР и АР. Действие системы основано на сравнении заданного и текущего выходного параметра, в результате которого вырабатывается управляющее воздействие.

Разомкнутая система является полуавтоматической и не имеет цепи обратной связи, что не даёт возможности контролировать результат регулирования, если АР и ОР разнесены на большие расстояния. Если они находятся в одном помещении, результат контролируется человеком.

2.По назначению и по выполняемым функциям АСР разделяются на:

1.стабилизирующие – поддерживающие постоянным значение одного из входных параметров;

2.программные САР – обеспечивают изменение выходного параметра по одному или по нескольким (поочерёдно или послед.) изменение математических законов, записанных в программе;

3.следящие САР обеспечивают соответствующие изменения регулируемой величины от неизвестной заранее переменной величины.

3. По наличию источника питания АСР бывают:

1.Прямого действия, при этом источник питания АСР отсутствует. Для работы используется энергия измерительного устройства.

2.Системы не прямого действия, в которых используется вспомогательный источник питания АСР.

4.По своему роду АСР бывают:

5.По характеру действия:

1.непрерывного действия, вырабатывающие аналоговые сигналы.

2.дискретного действия на цифровых схемах, вырабатывают дискретные сигналы в виде импульсов.

6.По количеству регулируемых параметров: одномерные и многомерные. Одномерные производят регулирование по одному параметру.

7.По виду структурной схемы: одноконтурные и многоконтурные. Одноконтурные имеют одну обратную связь, многоконтурные – несколько.

Обобщённая структурная схема АСР.

Обобщённая схема имеет два основных элемента: автоматический регулятор и объект регулирования. Схема предусматривает несколько корректирующих обратных связей; в зависимости от воздействия внешних возмущений корректирующих связей может быть до 100 и более, поэтому схема значительно усложняется, т.е. требует большого количества датчиков, сравнивающих, преобразующих и усилительных устройств.

Существуют 2 основных принципа регулирования: по отклонению и по возмущению.

В регулировании по отклонению производятся измерения выходной величины, подлежащей регулированию, в дальнейшем сравнением её с эталонной величиной, в результате чего вырабатывается регулирующее воздействие, применяющееся для изменения выходной величины.

Регулирование по возмущению: по этому принципу измерение значения регулирование физической величины не производится, а измеряется внешнее возмущение, вызванное изменением (отклонением) выходного параметра от эталонного. По величине этого возмущения вырабатывается управляющее воздействие, которое устраняет отклонение выходного параметра от эталонного.

Принцип регулирования по возмущению.

На рис..2 показана АСР напряжения генератора. В этой схеме заранее считают, что основным возмущающим действием является изменение частоты вращения, поэтому «борьбу» ведут только с этим внешним воздействием. Для этого в цепь обмотки возбуждения ОВ генератора 2 (Г) включают реостат Р, сопротивление которого изменяется с помощью центробежного механизма автоматически в соответствии с изменением частоты вращения генератора. В результате напряжение U на зажимах генератора остаётся постоянным.

Работа: принцип показан для поддержания постоянного выходного напряжения генератора постоянного, переменного тока. При увеличении скорость вращения якоря увеличивается, что приводит к отклонению кулачков центробежного механизма, который сдвигает движок реостата в сторону увеличения его сопротивления.

Электрич. схема регулирования по возмущению.

Принцип регулирования по отклонению.

Пример автоматического поддержания постоянным

Генератор постоянного тока вырабатывает напряжение, которое подаётся на соленоид. При увеличении выходного напряжения им же запитывается катушка соленоида, при этом эл/маш., преодолевая сопротивление пружины, будет втягиваться в катушку, сдвигая движок реостата в сторону увеличения его сопротивления, при этом ток возбуждения уменьшится.

АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ, СИГНАЛИЗАЦИИ

Служат для автоматического контроля параметров производственного процесса, качества выпускаемой продукции, сигнализации о нарушениях его нормального течения.

1. В зависимости от функции воспроизведения АСК делятся на автоматические измерительные системы, системы автоматической сигнализации, системы сортировки и отработки.

2. В АИС воспроизводящее устройство регистрирует текущее значение параметра, а в системах сигнализации происходит оповещение об отклонениях текущего значения параметра от эталонного. При этом применяется световая, звуковая и др. сигнализация, например охранная, пожарная и др.

Системы сортировки и отбраковки осуществляют проверку качества и количества выпускаемой продукции.

Классификация и уровни автоматизированных систем

Автоматизированные системы сегодня все больше применяются в разнообразных сферах деятельности. Высокую актуальность приобретает возможность внедрения автоматизированных систем управления для малых и больших производств.

Общие понятия автоматизированной системы

Все функции автоматизированных систем направлены на достижения определенной цели посредством определенных действий и мероприятий. Основополагающая цель АС – наиболее эффективное использование возможностей и функций объекта управления.

Выделяют следующие цели:

Классификация автоматизированных систем

Основные выделяемые признаки, по которым осуществляется классификация автоматизированных систем:

  • Сфера, в которой функционирует объект управления: строительство, промышленность, непромышленная сфера, сельское хозяйство.
  • Вид рабочего процесса: организационный, экономический, промышленный.
  • Уровень в системе государственного управления.

Категории автоматизированных систем

Классификация структур автоматизированных систем в промышленной сфере разделяется на такие категории:

Децентрализованная структура. Система с данной структурой применяется для автоматизации независимых объектов управления и является наиболее эффективной для этих целей. В системе имеется комплекс независимых друг от друга систем с индивидуальным набором алгоритмов и информации. Каждое выполняемое действие осуществляется исключительно для своего объекта управления.

Централизованная структура. Реализует все необходимые процессы управления в единой системе, осуществляющей сбор и структурирование информации об объектах управления. На основании полученной информации, система делает выводы и принимает соответствующее решение, которое направлено на достижение первоначальной цели.

Централизованная рассредоточенная структура. Структура функционирует по принципам централизованного способа управления. На каждый объект управления вырабатываются управляющие воздействия на основании данных обо всех объектах. Некоторые устройства могут быть общими для каналов.

Алгоритм управления основывается на комплексе общих алгоритмов управления, реализующиеся с помощью набора связанных объектов управления. При работе каждый орган управления принимает и обрабатывает данные, а также передает управляющие сигналы на объекты. Достоинством структуры является не столь строгие требования относительно производительности центров обработки и управления, не причиняя ущерба процессу управления.

Иерархическая структура. В связи с возрастанием количества поставленных задач в управлении сложными системами значительно усложняются и отрабатывающиеся алгоритмы. В результате чего появляется необходимость создания иерархической структуры. Подобное формирование значительно уменьшает трудности по управлению каждым объектом, однако, требуется согласовать принимаемые ими решения.

Типы автоматизированных систем

  • АСУП – системы управления предприятием.
  • АСУТП – системы управления технологическими процессами.
  • АСУПП – системы подготовки производства.
  • ОАСУ – отраслевые системы управления.
  • организационно-административные.
  • АСК – системы контроля качества продукции.
  • ГПС– гибкие производственные системы.
  • ЧПУ – системы управления станками с числовым программным обеспечением.
  • группы систем или интегрированные системы.

Автоматизированные информационные системы

Автоматизированная информационная система – это комплекс аппаратных и программных средств, необходимых для реализации функций хранения данных и управления ими, а также для вычислительных операций.

Главная цель АИС – это хранение данных, обеспечение качественного поиска и передачи данных в зависимости от запросов для наибольшего соответствия запросов пользователей.

Выделяют наиболее важные принципы автоматизации процессов:

  1. надежность;
  2. окупаемость;
  3. гибкость;
  4. безопасность;
  5. соответствие стандартам;
  6. дружественность.

Классификация автоматизированных информационных систем имеет следующую структуру:

  1. Система, охватывающая один процесс в организации.
  2. Осуществляется несколько процессов с организации.
  3. Нормальная работа одного процесса сразу в нескольких взаимосвязанных организациях.
  4. Система, организующая функционирование нескольких процессов в нескольких взаимосвязанных системах.

Классификация по степени автоматизации

Информационные системы классифицируются также по степени автоматизации проводимых операций:

  • ручные;
  • автоматизированные;
  • автоматические.

Ручные – в них отсутствуют современные средства для обработки информации, и все операции осуществляются человеком в ручном режиме.

Автоматические – абсолютно все операции по обработке информации осуществляются с применением технических средств без участия человека.

Автоматизированные информационные системы производят операции как с помощью технических средств, так и с помощью человека, однако, основная роль передается компьютеру. ИС классифицируются по степени автоматизации, а также по сфере применения и характеру деятельности.

Уровни автоматизированных систем

Выделяют три уровня автоматизированных систем управления:

Нижний уровень. Оборудование. На этом уровне внимание отводится датчикам, измерительным и исполнительным устройствам. Здесь производится согласование сигналов с входами устройств и команд с исполнительными устройствами.

Средний уровень. Уровень контроллеров. Контроллеры получают данные с измерительного оборудования, а после передает сигналы для команд управления, в зависимости от запрограммированного алгоритма.

Верхний уровень – промышленных серверов и диспетчерских станций. Здесь осуществляется контроль производства. Для этого обеспечивается связь с низшими уровнями, сбор информации и мониторинг протекания технологического процесса. Этот уровень взаимодействует с человеком. Человек здесь производит контроль оборудования с помощью человеко-машинного интерфейса: графические панели, мониторы. Контроль за системой машин обеспечивает SCADA система, которая устанавливается на диспетчерские компьютеры. Данная программа собирает информацию, архивирует ее и визуализирует. Программа самостоятельно сравнивает полученные данные с заданными показателями, а в случае несоответствия проводит оповещение человека-оператора об ошибке. Программа производит запись всех операций, в том числе и действия оператора, которые необходимы в случае нештатной ситуации. Так обеспечивается контроль ответственности оператора.

Существуют также критичные автоматизированные системы. Это системы, которые реализуют различные информационные процессы в критичных системах управления. Критичность представляет собой вероятную опасность нарушения их стабильности, а отказ системы чреват значительными экономическими, политическими или другими ущербами.

Что же относится к критичным автоматизированным процессам? К критичным относят следующие системы управления: опасными производствами, объектами атомной отрасли, управления космическими полетами, железнодорожным движением, воздушным движением, управление в военных и политических сферах. Почему они критичны? Потому что решаемые ими задачи имеют критичный характер: использование информации с ограниченным доступом, использование биологических и электронных средств обработки информации, сложность технологических процессов. Следовательно, информационные автоматизированные системы становятся элементом критичных систем управления и в результате этого, получили принадлежность к этому классу.

Выводы

Подводя итоги, можно отметить важность автоматизации систем управления в различных сферах. На сегодняшний день внедрение подобных систем обеспечивает более качественное управление производством, сводя к минимуму участие человека в этих процессах и исключая тем самым, ошибки, связанные с человеческим фактором. Развитие и разработка автоматизированных систем управления дает возможность улучшать многие сферы: производство, экономику, энергетику, транспортную сферу и другие.

Автоматическая система управления – обзор

1.3.3.2.2 Алгоритм контроля температуры

1.

Нечеткое управление полем температуры предварительного нагрева

Для достижения контроля температуры предварительного нагрева системы селективного лазерного спекания необходимо найти разумную модель объекта управления, но поле температуры предварительного нагрева оборудования для селективного лазерного спекания представляет собой сложную нелинейную систему, и трудно найти разумную модель объекта управления для достижения температурного контроля поля температуры предварительного нагрева.Нечеткое управление не требует конкретной модели управления, а управление температурой поля температуры предварительного нагрева может быть достигнуто только с помощью нечеткого вывода.

Технология нечеткого управления — это передовая стратегия управления и новая технология, основанная на лингвистических правилах и нечетком выводе в современной теории управления, являющейся ветвью интеллектуального управления. Теория нечеткого управления была впервые предложена американским ученым и известным профессором Калифорнийского университета Л. А. Заде в 1965 году и представляла собой продвинутую стратегию управления, основанную на нечетком выводе в методе представления языковых правил и передовых компьютерных технологиях, основанных на нечетких представлениях. математика.

Самой большой особенностью технологии нечеткого управления является то, что она подходит для широкого применения в различных областях. Э.Х. Мамдани, профессор Лондонского университета, получил результат применения не ранее 1974 года. Он впервые применил FC группы нечетких управляющих предложений к управлению работой котлов и паровых турбин и добился успеха в экспериментах. С 1985 по 1986 год Япония вступила в период практического использования нечеткого управления.

Нечеткая система управления представляет собой автоматическую систему управления.Это замкнутая цифровая система управления с каналом обратной связи, построенная на основе технологии компьютерного управления. В системе нечеткого управления в качестве теоретической основы используются представление знаний в виде нечеткой математики, нечеткого языка и вывод правил нечеткой логики. Ядром его конституции является FC с интеллектом и самообучением. Основные характеристики системы нечеткого управления следующие:

1.

Система нечеткого управления не зависит от точной математической модели системы.Когда точную математическую модель системы трудно получить или вообще невозможно найти, доступно нечеткое управление, поэтому оно особенно подходит для сложных систем и нечетких объектов.

2.

Как правило, нечеткая система управления обладает интеллектом и самообучаемостью. Представление знаний, нечеткое правило и синтетический вывод в системе нечеткого управления в основном основаны на экспертных знаниях или зрелом опыте квалифицированного оператора и могут постоянно обновляться посредством обучения.

3.

Ядром системы нечеткого управления является ФК. В ФК в качестве основного корпуса используется компьютер или однокристальный микрокомпьютер, поэтому он обладает точностью цифровой системы управления и гибкостью программного программирования.

Основное отличие нечеткой системы управления от обычной компьютерной цифровой системы управления заключается в использовании FC. FC является ядром системы нечеткого управления. Производительность системы нечеткого управления в основном зависит от структуры ФК.Нечеткое правило, алгоритм синтетического вывода, нечеткий метод принятия решений и другие факторы, используемые FC, являются ключевыми факторами, определяющими достоинства конечной системы нечеткого управления. FC также называют контроллером нечеткой логики. Поскольку правило нечеткого управления описывается нечетким условным оператором в нечеткой теории, FC является языковым контроллером, который также называется нечетким языковым контроллером.

Как показано на рис. 1.45, FC в основном состоит из пяти частей: нечеткий интерфейс входных величин, база данных членства, база нечетких правил управления, механизм нечеткого вывода и нечеткий интерфейс выходных данных.Вход ФК может быть использован для решения нечеткого выхода управления только после фаззификации в соответствии с реальными потребностями, в результате чего достигается основная функция преобразования входа измеряемой величины в нечеткий вектор, причем нечеткий вектор может быть как единичным вход или мультивход. База данных членства хранит значения вектора членства всех нечетких подмножеств всех входных и выходных переменных. Если нечеткая область дискурса является непрерывной областью, это функция принадлежности. Правило FC в основном основано на экспертных знаниях или многолетнем опыте, накопленном квалифицированными операторами.База нечетких правил и база данных составляют базу знаний всего ФК. Механизм нечеткого вывода является функциональной частью FC, которая решает нечеткое реляционное уравнение путем нечеткого вывода и получает нечеткую управляющую величину на основе нечеткого правила управления в соответствии с входной нечеткой величиной. Нечеткий вывод является наиболее фундаментальной проблемой теории нечеткой логики.

Рисунок 1.45. Нечеткий контроллер.

Как правило, система контроля температуры представляет собой систему с большой инерцией, а контроль температуры осуществляется с помощью алгоритма ПИД, нечеткого алгоритма и алгоритма нейронной сети.В практике техники управления рабочие характеристики или входные и выходные характеристики многих сложных объектов управления или процессов трудно определить с помощью простых и практичных физических законов или математических соотношений. В некоторых процессах изменение состояния процесса не может быть точно обнаружено с помощью надежных средств обнаружения, что приводит к трудностям в получении модели объекта, применимой к текущей теории проектирования системы управления в классическом методе математического моделирования, и, как правило, обнаружение завершается в нечеткий метод управления.Учитывая реальную ситуацию в системе и сложную программу алгоритма, для контроля температуры используется нечеткий алгоритм.

Базовая структура системы нечеткого управления температурой предварительного нагрева показана на рис. 1.46. Входом нечеткой системы управления является температура поля температуры предварительного нагрева, измеренная инфракрасным термометром, а выходом — интенсивность нагрева нагревательного устройства поля температуры предварительного нагрева. При осуществлении контрольных мероприятий необходимо не только определить отклонение температуры предварительного нагрева между входной температурой и заданной температурой, чтобы решить, какие меры будут приняты, но также определить скорость изменения отклонения температуры предварительного нагрева.То есть взвешивание и оценка выполняются комплексно на основе отклонения и скорости изменения отклонения, тем самым обеспечивая стабильность управления системой и уменьшая перерегулирование и колебания. Следовательно, когда осуществляется контроль температуры, в нечетком понятии участвуют три лингвистических переменных области дискурса: отклонение температуры Δ T , скорость изменения отклонения Δ Te и контрольная величина на выходе U .

Рисунок 1.46. ​​Принципиальная структурная схема системы нечеткого регулирования температуры предварительного нагрева.

Нечеткое подмножество в области лингвистической переменной дискурса описывается функцией принадлежности μ ( x ). Функция принадлежности μ ( x ) может быть определена на основе опыта работы оператора или статистических методов. В обычно используемой области дискурса (-6, -5, -4, -3, -2, -1, -0, +0, 1, 2, 3, 4, 5 и 6) восемь нечетких языковых переменных определены значения: отрицательный большой (NB), отрицательный средний (NM), отрицательный малый (NS), отрицательный нуль (NO), положительный нуль (PO), положительный малый (PS), положительный средний (PM) и положительный большой ( ПБ).В соответствии с характеристикой мышления, при которой люди склонны следовать нормальному распределению в своих суждениях о вещах, обычно используется нормальная функция: Для функции принадлежности μ ( x ) нечеткого множества параметр a для нечетких множеств NL, NM, NS, NO, PO, PS, PM и PL может быть установлен как +6, + 4, +2, +0, -0, -2, -4 и -6 соответственно; при значении параметра b больше нуля, чем больше значение b , тем ниже будет чувствительность управления, плавнее будет характеристика управления и выше будет температура; чем меньше значение b , тем выше будет чувствительность управления, но в процессе управления может появиться перерегулирование.

Отклонение температуры Δ T , скорость изменения отклонения Δ T e и нечеткая таблица принадлежности выходного управляющего количества U могут быть получены расчетным путем на основе заданного значения и измеренного значения температуры предварительного нагрева, тем самым получение нечеткой управляющей таблицы. При контроле в реальном времени контрольная величина в реальном времени может быть получена только в виде таблицы. В процессе изготовления деталей регулирующую переменную Δ u нечеткого управления получают, приняв за единицу времени управления временной цикл T по изменению информации сечения с Δ на текущей S O O O 0 и предыдущий слой S P P 0, значение отклонения температуры T C C 0 и текущая скорость изменения отклонения температуры T δ .При практическом контроле температуры предварительного нагрева интенсивность контроля температуры получается в соответствии с информацией об изменении секции в форме поиска в таблице. В процессе графического сканирования системы селективного лазерного спекания изменение информации о сечении включает в себя как изменение площади сечения, так и изменение контурного кольца. Вновь добавленное контурное кольцо необходимо подвергнуть специальному предварительному нагреву, и модель управления температурой предварительного нагрева показана в формуле (1.47).

(1,47)Δu=f(sc,sp,tc)={K1,Площадь(sc,sp)>S1orОбхват(sc,sp)>D1K2,S1≥Площадь(sc,sp)≥S2илиD1≥Обхват(sc,sp) sp)≥D2K3,Outring(sc,sp)=true0, по умолчанию

, где K 1 , K 2 и K 3 – это различные изменения количества информации о предварительном нагреве. , и К 1 > К 2 > К 3 ; Площадь (sc,sp) — разница площадей между срезом sc и срезом sp; S 1 0 и S S 2 0 — это суждение изменений области, и S 1 > S 2 2 0; Обхват (sc,sp) – это разница периметров между срезом sc и срезом sp. D 1 1 D 2 2 0 — это суждение изменений периметра и D 1 > D 2 ; Outring(sc,sp) — разница в количестве внешних колец между срезами sc и sp. Несмотря на такую ​​информацию, точный контроль температуры может быть предоставлен на протяжении всего производственного процесса.

2.

Стабильный и равномерный контроль температуры предварительного нагрева

Контроль температуры поля температуры предварительного нагрева системы селективного лазерного спекания может быть достигнут методом нечеткого управления.Однако в процессе изготовления деталей в системе селективного лазерного спекания необходимо обеспечить стабильное, равномерное регулирование всей температуры предварительного нагрева и отклонение температуры во всем рабочем поле в пределах ±3°С. Температура поля температуры предварительного нагрева должна поддерживаться как можно ближе к заданному значению температуры в процессе контроля температуры предварительного нагрева. В процессе фактического контроля температуры предварительного нагрева входом контроля температуры является температура слоя порошка, измеренная инфракрасным термометром, и весь слой порошка нагревается тепловым излучением ламповых трубок.Так как температура детектирования может быть нестабильной при внешних помехах, могут быть вызваны отклонения в детектируемой системой температуре, и даже появляются скачки, приводящие к нестабильному управлению. Среда предварительного нагрева и условия нагрева в каждой позиции всего рабочего поля различны, что создает большие трудности для равномерного регулирования температурного поля предварительного нагрева.

Система контроля температуры предварительного нагрева системы селективного лазерного спекания представляет собой систему с большой инерцией, поэтому не будет резких изменений температуры предварительного нагрева.При наличии скачков температуры в системе, находящейся под воздействием помех, необходимо устранить такие скачки температуры или свести к минимуму влияние таких скачков температуры. Учитывая, что изменение температуры в поле температуры предварительного нагрева является относительно медленным процессом, значение определения температуры также изменяется относительно плавно. Поэтому сглаживающий фильтр предназначен для реализации сглаживающей фильтрации на обнаруженном сигнале температуры, и влияние каждого значения обнаружения температуры на определение температуры уменьшается за счет использования значения обнаружения температуры в течение определенного периода времени в качестве обнаруженного образца, тем самым уменьшая влияние интерференционного сигнала.Пространство выборки представляет собой очередь T [ n ] длиной n , и температура поля температуры предварительного нагрева определяется в соответствии с определенным временным циклом, и значение обнаружения вводится в очередь. Значение измерения температуры проходит через очередь в соответствии с правилом «первым поступил – первым обслужен», и когда значение измерения температуры находится в определенной позиции очереди T [ i ] (0< i < n ), соответствующий вес равен P [ i ].Температуру обнаружения можно получить взвешенным усреднением, а метод расчета показан в формуле (1.48):

(1.48)T=∑i=1nT[i]P[i]/∑i=1nP[i]

значение обнаружения текущей температуры T [1] должно быть присвоено с максимальным весом, и чем дальше значение обнаружения от текущего состояния обнаружения, тем меньший вес будет присвоен. При сглаживании детектируемого значения температуры можно в принципе устранить влияние слабых помех на систему, но нельзя эффективно устранить сильное колебание температуры детектирования системы, вызванное сильными помехами.Поэтому необходимо определить рациональность текущей температуры детектирования с определенным пороговым значением при реализации сглаживающей фильтрации по значению детектирования температуры, тем самым устраняя сильные помехи.

Как показано на рис. 1.47, каждое значение обнаружения температуры представляет собой средневзвешенное значение последовательных n значений измерения. Чем больше полученное значение n , тем мягче будет изменяться значение определения температуры, подвергнутое средневзвешенному значению.Влияние любого значения определения температуры на общее измерение температуры будет уменьшено, но в то же время увеличится задержка управления системой контроля температуры. При сглаживающей фильтрации измеренных значений можно в принципе исключить влияние незначительных колебаний температуры на температуру системы предварительного нагрева. На практике значение n не может быть слишком большим. Если значение n слишком велико, задержка управления всей системой контроля температуры будет слишком большой для достижения хорошего эффекта управления.

Рисунок 1.47. Блок-схема определения температуры.

При сильных помехах не только эффективно не устраняется сглаживающая фильтрация значения обнаружения, но и увеличивается время действия сильных помех, что требует вспомогательных мер при реализации сглаживания значения обнаружения, тем самым устраняя сильные помехи. Поскольку температура предварительного нагрева не изменяется внезапно в течение короткого времени, значение домена M может быть установлено заранее.Когда разница между значением обнаружения Tm и текущей средневзвешенной температурой T c больше, чем M , считается, что текущее значение обнаружения подвергается воздействию помех, которые классифицируются как недостоверные. Если разница находится в пределах порогового диапазона, очередь значений определения температуры обновляется, и в качестве текущего значения измерения температуры получается средневзвешенное значение. В то же время во время работы системы селективного лазерного спекания существует разумный диапазон температуры предварительного нагрева.Когда температура выходит за пределы диапазона, можно считать, что сигнал помех отфильтрован.

При определенной стратегии контроля температуры плавное управление системой температуры предварительного нагрева может быть в основном обеспечено с помощью метода нечеткого управления и ряда мер защиты от помех; в то же время вся система контроля температуры предварительного нагрева может работать безопасно и стабильно в течение длительного времени, обладая при этом определенной отказоустойчивостью при необходимых мерах контроля.

Температурное поле предварительного нагрева системы селективного лазерного спекания представляет собой квадратное рабочее поле, а температурная среда вокруг рабочего поля отличается. Для достижения равномерного контроля температуры предварительного нагрева интенсивность контроля должна быть разной, когда осуществляется контроль температуры предварительного нагрева. На практике слой порошка предварительно нагревается методом лучистого нагрева трубок ламп, а трубки ламп распределяются над температурным полем предварительного нагрева. В зависимости от условий предварительного нагрева, он разделен на три контролируемые группы, что обеспечивает единообразный контроль температурного поля предварительного нагрева.

Системы управления регуляторами

Регуляторы прерывистого действия
Регуляторы делятся на разные типы: регуляторы прерывистого действия и регуляторы непрерывного действия. Разрывные регуляторы обладают простым свойством коммутации. При достижении предельного значения реле активируется или деактивируется. Поскольку способ работы находится в прерывистой форме, эти типы регуляторов называются прерывистыми регуляторами. Разрывные регуляторы могут быть концевыми выключателями или биметаллическими.Регуляторы этого типа являются простейшими регуляторами. Они подчеркнуты своей надежностью и отличным соотношением цены и качества. Благодаря своей экономичной цене регуляторы прерывистого действия приобретаются компаниями с небольшим бюджетом. Разрывные регуляторы отличаются от двухточечных и трехточечных регуляторов.
Регуляторы двухточечные характеризуются коммутатором ВКЛ/ВЫКЛ. Они могут быть регуляторами pH в секторе остаточной воды, где требуется постоянная проверка резервуаров для воды.Если регулятор обнаружит, что остаточная вода слишком кислая, то есть значение pH ниже 4, в таком случае регулятор подключит насос для добавления щелочного раствора для нейтрализации воды. Регулятор проверяет, что остаточная вода снова находится в нормальных значениях, и выключает насос.
Трехпозиционные регуляторы имеют систему включения, выключения, включения. Это очень выгодно в секторе кондиционирования воздуха. Регуляторы температуры измеряют температуру окружающей среды.В случае падения температуры ниже предельного значения, например 19 ºC, регулятор включает отопление в офисах, чтобы обеспечить приятные условия работы. А когда летом температура превышает 24 ºC, регулятор может с помощью второго реле включить кондиционер и опустить жалюзи, регулируя заранее заданную температуру.

Регуляторы непрерывного действия

У нас также есть регуляторы непрерывного действия, которые могут получать множество значений почти непрерывно.Аналоговый выход регуляторов управляет активатором или триггером. Триггер – это элемент поля регулирования, влияющий на регулируемую величину (т.е. температуру при нагреве). Через выход эти регуляторы контролируют согласованность, с которой они будут влиять на регулируемую величину. Если регулятор дает выход с максимальным значением, нагрев будет максимальным. Наоборот, если минимальное значение происходит как выход, нагрев даже не загорится.Возможность «дозирования» теплопроизводительности позволяет регуляторам непрерывного действия быстро и точно регулировать регулируемую величину по отношению к заданному значению. Тем не менее важно, чтобы регулирующие органы точно рассчитывали «дозу». В качестве выходных данных для таких измерений регуляторы измеряют доступное изменение регулируемой величины эталонного значения. Реакция на это изменение может быть, например, пропорциональной, но поскольку это технически не оптимально, дополнительно вычисляется интегральная или дифференциальная часть.Необходимые параметры должны быть определены для соответствующей области регулирования и сохранены во внутренней памяти регулятора. Кроме того, современные ПИД-регуляторы предлагают другие функции, которые самостоятельно определяют оптимальные параметры.

 

Регуляторы непрерывного действия с коммутируемый выход

Для работы с регуляторами непрерывного действия с аналоговым выходом необходимы триггеры с соответствующими входами. Некоторые регуляторы осуществляют непрерывную регулировку с помощью командного или управляющего контакта, изменяя при этом время активации контакта в фиксированном цикле.Поэтому контакт управления этих регуляторов замкнут постоянно при максимальном влиянии регулируемой величины. По примеру регулирования температуры отопление будет прогреваться до максимума. Тем не менее, если вы пожелаете только половину этой температуры, контакт управления регулятором сработает только в 50% случаев. Этот тип регуляторов можно использовать только при медленных изменениях регулируемых величин, так как реле имеют ограниченную частоту коммутации.

 

Регуляторы с таймером и рампой
Некоторые модели регуляторов оснащены таймером и функцией рампы. Эти функции позволяют регуляторам достигать различных заданных значений в заданной последовательности. Также можно зафиксировать скорость, с которой регуляторы должны изменять регулируемую величину. Это позволяет регуляторам автоматизировать процессы без необходимости манипулировать регуляторами.

Термины и определения в системе регулирования и контроля и используемые инструменты регулирования.

Конкретное или предопределенное значение: стандартное значение или эталонное значение 

Обычное значение: текущая стоимость или величина контроля

Выход регулирования: Величина опорного значения

Элемент управления: Триггер

Регулируемый орган: Область регулирования

Структура регулирования: Указывает, как эталонные инструменты влияют на величины регулирования. Он определяется способом действия и типом систем управления.Примерами этого являются: 2-точечные регуляторы, 3-точечные регуляторы, непрерывные регуляторы, каскадные регуляторы или мультизональные регуляторы.

Поведение регулирования: Это форма, в которой регуляторы склонны влиять на физические величины. Это наиболее распространенные регуляторы с переключателем включения/выключения, ПИД-регуляторы и регулируемые регуляторы.

Краткая история управления с обратной связью

Перепечатано с разрешения главы 1: Введение в современный контроль Теория, в:
Ф.Л. Льюис, Прикладное оптимальное управление и оценка, Прентис-Холл, 1992.

Содержимое

  • Контур
  • Краткая история автоматического управления
    • Водяные часы Греки и арабы
    • Промышленность Революция
    • Милрайты
    • Регуляторы температуры
    • Поплавковые регуляторы
    • Регуляторы давления
    • Центробежные регуляторы
    • Маятник сочувствующий
    • Рождение Математическая теория управления
    • Дифференциальные уравнения
    • Теория устойчивости
    • Теория систем
    • Средства массовой информации и Телефонная система Bell
    • Частотный диапазон Анализ
    • Мировые войны и Классический контроль
    • Управление кораблем
    • Разработка оружия и Наведение пистолета
    • М.ЭТО. Радиация Лаборатория
    • Стохастический анализ
    • Классический период Теория управления
    • Эпоха космоса/компьютеров и современный контроль
    • Проект во временной области для Нелинейные системы
    • Спутник — 1957
    • Навигация
    • Оптимальность в естественном Системы
    • Оптимальное управление и Теория оценки
    • Нелинейное управление Теория
    • Компьютеры в элементах управления Дизайн и реализация
    • Развитие Цифровые компьютеры
    • Цифровое управление и Теория фильтрации
    • Персональный компьютер
    • Союз современных и Классический контроль
  • Философия классического управления
  • Философия современного контроля
  • Ссылки

Контур

В В этой главе мы вводим современную теорию управления двумя подходами.Первый приводится краткая история теории автоматического управления. Затем мы описываем философии классической и современной теории управления.

Обратная связь контроль является основным механизмом, с помощью которого системы, будь то механические, электрические или биологические, поддерживают свое равновесие или гомеостаз. в высшие формы жизни, условия, при которых жизнь может продолжаться, весьма узкий. Изменение температуры тела на полградуса обычно является признаком болезнь.Гомеостаз организма поддерживается за счет использования обратной связи. контроля [Wiener 1948]. Основной вклад Ч. Р. Дарвина в последние века была теория, что обратная связь в течение длительных периодов времени ответственна за эволюция видов. В 1931 г. В. Вольтерра объяснил баланс между двумя популяциями рыб в закрытом пруду с помощью теория обратной связи.

Обратная связь управление можно определить как использование разностных сигналов, определяемых сравнение фактических значений системных переменных с их желаемыми значениями, как средства управления системой.Повседневный пример системы управления с обратной связью это контроль скорости автомобиля, который использует разницу между фактическим и желаемая скорость для изменения расхода топлива. Так как выход системы используется для регулирования его входа, такое устройство называется замкнутым контуром . система управления .

В В этой книге мы покажем, как использовать современную теорию управления для проектирования системы управления с обратной связью. Таким образом, нас интересует не естественный контроль системы, такие как те, которые встречаются в живых организмах или в обществе, но с искусственные системы управления, такие как те, которые используются для управления самолетами, автомобилями, спутниками, роботами и промышленными процессами.

Осознание что лучший способ понять область — изучить ее эволюцию и причины его существования, мы сначала представим краткую историю автоматического теория управления. Затем мы даем краткое обсуждение философии классическая и современная теория управления.

ссылки на главу 1 находятся в конце этой главы. Ссылки на остальная часть книги находится в конце книги.

1.1 КРАТКАЯ ИСТОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Есть В последние годы в теории автоматического управления было много разработок.Это трудно провести беспристрастный анализ территории, пока она еще развивающийся; однако, оглядываясь назад на прогресс теории управления с обратной связью, к настоящему времени можно выделить некоторые основные тенденции и указать некоторые ключевые достижения.

Обратная связь управление — это инженерная дисциплина. Таким образом, его развитие тесно связано с практические проблемы, которые необходимо было решить на любом этапе человеческой история. Ключевые события в истории человечества, повлиявшие на ход контроля обратной связи:

1.Озабоченность греков и арабов отслеживанием точного времени. Это представляет собой период примерно с 300 г. до н.э. до 1200 г. н.э.

2. Промышленная революция в Европе. Промышленная революция общепризнанна начаться в третьей четверти восемнадцатого века; тем не менее, это корни можно проследить до 1600-х годов.

3. Начало массовых коммуникаций и Первая и Вторая мировые войны. Этот представляет собой период примерно с 1910 по 1945 год.

4. Начало космической/компьютерной эры в 1957 году.

Один можно рассматривать как фазы в развитии человека, где он впервые стал занимается пониманием своего места в пространстве и времени, затем укрощением своего среды и сделать его существование более комфортным, то с установлением его место в глобальном сообществе и, наконец, его место в космосе.

В В период между промышленной революцией и мировыми войнами чрезвычайно важное развитие.А именно, теория управления начала приобретать свою письменный язык — язык математики. Дж. К. Максвелл представил первый строгий математический анализ системы управления с обратной связью в 1868 году. Таким образом, относительно этого письменного языка мы могли бы назвать период примерно до 1868 г. предыстория автоматического управления.

Подписка Friedland [1986], мы можем назвать период с 1868 по начало 1900-х годов примитивный период автоматического управления.это стандартно называть период с тех пор до 1960 года классическим периодом , и период с 1960 по настоящее время современный период .

Пусть Теперь мы быстро продвигаемся по истории автоматического управления. Ссылка за период с -300 до промышленной революции предоставлен [Mayr 1970], который мы будем использовать и иногда цитировать. Видеть также [Фуллер, 1976]. Другие важные ссылки, использованные при подготовке этого раздела включены [М.Бохарское, 1973] и личных бесед. с Дж. Д. Аплевичем из Университета Ватерлоо, К.М. Пшилуского Польской академии наук и У. Аскью, бывший научный сотрудник LTV Missiles and Space Corporation и вице-президент E-Systems.

Вода Часы греков и арабов

Основной мотивацией управления с обратной связью во времена античности была необходимость точное определение времени. Так, примерно в -270 г. грек Ктесибиос изобрел поплавковый регулятор для водяного Часы.Функция этого регулятора заключалась в поддержании уровня воды в резервуаре на уровне постоянная глубина. Эта постоянная глубина обеспечивала постоянный поток воды через трубка на дне резервуара, которая наполняет второй резервуар с постоянной скоростью. Таким образом, уровень воды во втором резервуаре зависел от прошедшего времени.

регулятор Ktesibios использовал поплавок для управления поступление воды через клапан; когда уровень воды упал клапан открылся и пополнил резервуар.Этот поплавковый регулятор выполнял ту же функцию как шар и член в современном сливном унитазе.

А поплавковый регулятор использовался Филоном Византийским в -250 г. для поддержания постоянного уровень масла в лампе.

Во время I век нашей эры Герон Александрийский разработал поплавковые регуляторы для воды часы. Греки использовали поплавковый регулятор и подобные устройства для целей таких как автоматическая раздача вина, конструкция сифонов для поддержания постоянные перепады уровня воды между двумя резервуарами, открытие храма двери и так далее.Эти устройства можно было бы назвать «гаджетами», поскольку они были одними из первых примеров идеи, ищущей применение.

В 800–1200 различных арабских инженеров, таких как три брата Муса, Аль-Джазари_ и Ибн ас-Са’ати_ б/у поплавковые регуляторы для водяных часов и других применений. Во время этого период использовался важный принцип обратной связи управления «вкл/выкл», который снова возникает в связи с проблемами минимального времени в 1950-х годах.

Когда Багдад пал перед монголами в 1258 г., вся творческая мысль в этом направлении пришла к концу.Более того, изобретение механических часов в 14 в. сделали водяные часы и их систему управления с обратной связью устаревшими. (Механический часы не являются системой управления с обратной связью.) Поплавковый регулятор не появляется снова до его использования в промышленной революции.

Вдоль заботясь о своем месте во времени, ранний человек беспокоился о своем месте в пространство. Стоит отметить, что система управления с псевдо-обратной связью была разработан в Китае в 12 веке для навигационных целей. указывает на юг колесница имела статую, которая вращалась с помощью зубчатого механизма, прикрепленного к колеса колесницы так, чтобы она постоянно указывала на юг. С использованием информацию о направлении, предоставленную статуей, возничий мог управлять прямой курс. Мы называем это системой управления «псевдообратной связью». поскольку технически это не предполагает обратной связи, если только действия возничего рассматриваются как часть системы. Таким образом, это не автоматическое управление система.

Промышленная революция

Промышленная революция в Европе последовала за введением первичных двигателей , или самоходные машины. Он ознаменовался изобретением передового зерна мельницы, печи, котлы и паровая машина. Эти устройства не могли быть адекватно регулируется вручную, и поэтому возникла новая потребность в автоматическом Системы контроля. Были изобретены разнообразные устройства управления, в том числе и поплавковые регуляторы, регуляторы температуры, регуляторы давления и регуляторы скорости устройства.

Дж. Уатт изобрел свой паровой двигатель в 1769 году, и эта дата знаменует собой общепринятую дату. начало промышленной революции. Однако корни промышленного Революцию можно проследить до 1600-х годов или ранее с развитием зерновые мельницы и печь.

Один следует знать, что другие, в первую очередь Т. Ньюкомен в 1712 г. построили первый Паровые двигатели. Однако первые паровые машины были неэффективны и регулировались. вручную, что делает их менее подходящими для промышленного использования.это чрезвычайно важно понять, что промышленная революция не началась до изобретения усовершенствованные двигатели и системы автоматического управления для их регулирования.

Милрайтс

Британские заводчики разработали различные устройства управления с обратной связью. веерохвост, изобретенный в 1745 г. английским кузнецом Э. Ли, состоял из небольшого Вентилятор, установленный под прямым углом к ​​главному колесу ветряной мельницы. Его функция заключалась постоянно направлять ветряную мельницу против ветра.

мельничный бункер — устройство, регулирующее подачу зерна в мельницу в зависимости от от скорости вращения жернова. Он использовался в довольно рафинированном образоваться примерно к 1588 году.

Кому построить контроллер обратной связи, важно иметь адекватные измерения устройства . Фабриканты разработали несколько устройств для определения скорости движения. вращение. С помощью этих датчиков было изобретено несколько устройств регулирования скорости, включая саморегулирующиеся паруса ветряной мельницы.Большая часть техники компании Millwrights позже был разработан для использования в регулировке парового двигателя.

Температура Регуляторы

Корнелис Дреббель из Голландии потратил немного время в Англии и короткий период с императором Священной Римской империи Рудольфом II в Праге вместе со своим современником И. Кеплером. Около 1624 года он разработал автоматическая система контроля температуры печи, мотивированная его верой что неблагородные металлы можно превратить в золото, удерживая их на точной постоянной величине. температуры в течение длительного времени.Он также использовал эту температуру регулятор в инкубаторе для выведения цыплят.

Температура регуляторы были изучены J.J. Бехером в 1680 году и снова использовался в инкубаторе. принцем де Конти и Р.-А.Ф. де Ромюр в 1754 г. «Сторожевой регистр» разработан в Америке У.Генри. около 1771 г., предложившего его использование в химических печах, при изготовлении стали и фарфора, а также в контроле температуры в больнице. Не было до 1777 года, однако, что регулятор температуры, пригодный для промышленного использования был разработан Bonnemain, который использовал его для инкубатор.Его устройство впоследствии было установлено на топке водогрейного отопления. растение.

Поплавок Регуляторы

Регламент уровня жидкости было необходимо в двух основных областях в конце 1700-х: в котла паровой машины и в бытовых водопроводных сетях. Таким образом, плавающий регулятор вызвал новый интерес, особенно в Великобритании.

В в своей книге 1746 г. У. Сэлмон указал цены на шаровые поплавковые регуляторы. используется для поддержания уровня домашних водоемов.Этот регулятор использовался в первых патентах на унитаз со смывом около 1775 года. Унитаз со смывом был далее усовершенствован Томасом Крэппером, лондонским сантехником, которого королева посвятила в рыцари. Виктории за его изобретения.

Самое раннее известное использование регулятора поплавкового клапана в паровом котле описано в патент, выданный Дж. Бриндли в 1758 г. Он использовал регулятор в паровой машине для перекачки воды. С.Т. Вуд использовал поплавковый регулятор для паровой машины. Пивоваренный завод 1784 г.В русской Сибири шахтер И.И. Ползунов разработал в 1765 году поплавковый регулятор для паровой машины, которая приводила в движение вентиляторы. доменные печи.

Автор 1791 г., когда он был принят на вооружение фирмой Бултона и Уатта, поплавковый регулятор широко использовался в паровых двигателях.

Давление Регуляторы

Другой Проблема, связанная с паровой машиной, заключается в регулировании давления пара. в котле, так как пар, приводящий в движение двигатель, должен быть при постоянном давление.В 1681 г. Д. Папен изобрел предохранительный клапан. для скороварки, а в 1707 году использовал его как регулирующее устройство на своем паровой двигатель. После этого это стало стандартной функцией паровых двигателей.

Регулятор давления был доработан в 1799 году Р. Делапом, а также М. Мюррей. В 1803 году Бултон и Ватт объединили регулятор давления с поплавковым регулятором для использования в своих паровых двигателях.

Центробежный Губернаторы

первые паровые машины обеспечивали возвратно-поступательное движение на выходе, которое регулировалось с помощью устройства, известного как катаракта, похожего на поплавковый клапан.Катаракта возникла в насосных двигателях угольных шахт Корнуолла.

Дж. Паровая машина Уатта с вращательным выходным движением достигла зрелости к 1783 г. когда первую продали. Основным стимулом для его развития было очевидно, надежда ввести первичный двигатель в фрезерование. Использование поворотного мощность двигателя, паровая мельница Альбион начала работу в начале 1786 года.

А Проблема, связанная с роторной паровой машиной, заключается в регулировании ее скорости. революции.Некоторые из технологий регулирования скорости столярных мастеров были разработаны и расширены для этой цели.

В 1788 Ватт завершил разработку центробежного флайбола. регулятор для регулирования скорости роторной паровой машины. Это устройство использовали два шарнирно вращающихся флайбола, которые выбрасывается наружу под действием центробежной силы. По мере увеличения скорости вращения грузики раскачивались дальше и вверх, приводя в действие дроссельный клапан потока пара. что замедлило работу двигателя.Таким образом, была достигнута постоянная скорость автоматически.

Упомянутые ранее устройства обратной связи либо оставались неясными, либо играли неприметную роль части контролируемой ими машины. С другой стороны, работа регулятора флайбола была хорошо видна даже неискушенному глазу, а ее принцип имел экзотический вкус, который многим казался воплощением природы новый индустриальный век. Таким образом, губернатор достиг сознания в инженерном мире и стал сенсацией во всей Европе.Это был первое использование контроля с обратной связью, о котором было известно широкой публике.

Это Стоит отметить, что греческое слово, обозначающее правителя, — kuernan. В 1947 году Норберт Винер в Массачусетский технологический институт искал название для своей новой дисциплины теории автоматов — управления. и общение человека и машины. При расследовании флайбола губернатора Ватта, он исследовал также этимологию слова kuernan и наткнулся на греческое слово для рулевого, k у е р н т В .Таким образом, он выбрал название кибернетики . для своего молодого поля.

Около 1790 г. во Франции братья Приер разработали поплавок. регулятор для управления скоростью паровой машины, но их техника не соответствовал центробежному губернатору и вскоре был вытеснен.

Pendule Sympathique

Наличие начали нашу историю автоматического управления с водяных часов Древней Греции, мы завершаем эту часть истории возвращением к озабоченности человечества со временем.

механические часы, изобретенные в 14 веке, не имеют замкнутой обратной связи система управления, а прецизионное колебательное устройство без обратной связи, точность которого обеспечивается защитой от внешних помех. В 1793 году франко-швейцарский А.-Л. Бреге, выдающийся часовщик своего времени, изобрел замкнутую систему обратной связи для синхронизации карманных часов.

Симпатический маятник Бреге использовал особый случай регулирования скорости. Это состоял из большого точного хронометра с креплением для кармана смотреть.Карманные часы, которые нужно синхронизировать, слегка вставляются в крепление. до 12 часов, когда из хронометра выходит булавка, вставляет в часы и начинает процесс автоматической регулировки регулирующего плечо пружины баланса часов. После нескольких перемещений часов в симпатический маятник регулирующий рычаг регулируется автоматически. В некотором смысле, это устройство использовалось для передать точность большого хронометра маленьким портативным карманным часам.

Рождение математической теории управления

разработка систем управления с обратной связью вплоть до промышленной революции была методом проб и ошибок, а также инженерной интуицией. Таким образом, это было больше искусством, чем наукой. В середине 1800-х годов впервые была использована математика. для анализа устойчивости систем управления с обратной связью. Поскольку математика является формальном языке теории автоматического управления мы могли бы назвать период до на этот раз предыстория теории управления.

Дифференциал Уравнения

В 1840 г. Британский королевский астроном в Гринвиче, Г.Б. Эйри, разработал обратную связь устройство для наведения телескопа. Его устройством была система контроля скорости, которая автоматически повернул телескоп, чтобы компенсировать вращение Земли, предоставляя возможность изучать данную звезду в течение длительного времени.

К сожалению, Эйри обнаружил, что из-за неправильной конструкции контура управления с обратной связью дикие в систему были введены колебания.Он был первым, кто обсудил нестабильность . замкнутых систем и первым использовал дифференциальных уравнений в их анализ [Airy 1840]. К тому времени теория дифференциальных уравнений хорошо развита, благодаря открытию И. Ньютоном исчисления бесконечно малых (1642-1727) и Г.В. Лейбниц (1646-1716) и работы братьев Бернулли (конец 1600-х — начало 1700-х), Дж. Ф. Риккати (1676-1754) и др. Использование дифференциальных уравнений при анализе движение динамических систем было установлено Дж.Л. Лагранж (1736-1813) и У. Р. Гамильтон (1805–1865).

Стабильность Теория

ранние работы по математическому анализу систем управления были связаны с дифференциальные уравнения. Дж. К. Максвелл проанализировал стабильность флайболового регулятора Уатта [Maxwell 1868]. Его техника заключалась в том, чтобы линеаризовать дифференциальные уравнения движения, чтобы найти характеристику уравнение системы. Он изучал влияние параметров системы на устойчивости и показал, что система устойчива, если корни характеристическое уравнение имеет отрицательных действительных частей .С работой Максвелла можно сказать, что теория систем управления прочно утвердилась.

Э.Дж. Раус представил числовую технику для определения того, когда характеристическое уравнение имеет устойчивые корни [Routh 1877].

Русский И.И. Вишнеградский [1877] проанализировал устойчивость регуляторов, использующих дифференциальные уравнения независимо от Максвелла. В 1893 г. А.Б. Стодола изучал регулирование гидротурбина по методике Вишнеградского.Он смоделировал динамику исполнительного механизма и включил задержку исполнительного механизма. механизм в его анализе. Он был первым, кто упомянул понятие системы . постоянная времени . Не зная о работах Максвелла и Рауса, он поставил задача определения устойчивости характеристическое уравнение А. Гурвица [1895], решившего его самостоятельно.

работа А.М. Ляпунов был основоположником теории управления. Он изучал устойчивость нелинейных дифференциальных уравнений с помощью обобщил понятие энергии в 1892 г. [Ляпунов 1893].К сожалению, хотя его работа была применена и продолжена в России, время не созрел на Западе для своей изящной теории, и она осталась там неизвестной примерно до 1960 года, когда его важность была окончательно осознана.

Английский инженер О. Хевисайд изобрел операционное исчисление в 1892-1898 гг. Он изучал переходное поведение систем, введя понятие, эквивалентное что из передаточная функция .

Система Теория

Это находится в рамках изучения систем , что теория управления с обратной связью имеет свою место в организации человеческого знания.Таким образом, понятие системы как динамическая сущность с определенными «входами» и «выходами» присоединение его к другим системам и окружающей среде было ключевой предпосылкой для дальнейшее развитие теории автоматического управления. История системы Теория требует отдельного исследования, но следует краткий очерк.

Во время восемнадцатого и девятнадцатого веков, работы А. Смита по экономике [ The Богатство наций , 1776], открытия К.Р. Дарвин [ На Происхождение видов путем естественного отбора 1859] и др. события в политике, социологии и др. оказали большое влияние на человеческое сознание. Изучение природных Философия была продуктом творчества греческих и арабских философов. вклады были сделаны Николаем Кузанским (1463 г.), Лейбниц и др. События девятнадцатого века, приправленные Промышленная революция и растущее чувство осведомленности в глобальном геополитика и астрономия оказали глубокое влияние на это естественное Философия, заставляющая его менять свою личность.

Автор начало 1900-х годов А.Н. Уайтхеда [1925] с его философией «органического механизма», Л. фон Берталанфи [1938], с его иерархические принципы организации, а другие начали говорить о «общая теория систем». В связи с этим эволюция управления теория может продолжаться.

Масса Связь и телефонная система Bell

В В начале 20 века произошло два важных события с точки зрения теории управления: развитие телефона и средства массовой информации и мировые войны.

Частотный диапазон Анализ

математический анализ систем управления до сих пор проводился с использованием дифференциальные уравнения во временной области . На Белл Телефон Лаборатории 1920-х и 1930-х годов, частотная область приближается к разработан П.-С. де Лаплас (1749-1827), Ж. Фурье (1768-1830), А.Л. Коши (1789-1857) и др. системы связи.

А большая проблема с развитием системы массовой коммуникации, расширяющей на большие расстояния заключается в необходимости периодически усиливать речевой сигнал в длинные телефонные линии. К сожалению, если не проявлять осторожность, не только информации, но и шум усиливается. Таким образом, конструкция подходящей Усилители повторителя имеют первостепенное значение.

Кому уменьшить искажения в усилителях повторителя, H.S. Блэк продемонстрировал полезность отрицательных отзывов в 1927 году [Black 1934].Дизайн проблема заключалась в том, чтобы ввести фазовый сдвиг на правильных частотах в система. Разработана теория регенерации для проектирования стабильных усилителей. Х. Найквиста [1932]. Он вывел критерий устойчивости Найквиста на основе на полярном графике сложной функции. Х.В. Боде в 1938 году использовал величину и фазовый график частотной характеристики комплексной функции [Bode 1940]. Он исследовал устойчивость с обратной связью, используя понятия усиления и фазы. маржа .

Мировые войны и классический контроль

Как массовые коммуникации и более быстрые способы передвижения сделали мир меньше, была большая напряженность, поскольку мужчины проверяли свое место в глобальном обществе. Результат был Мировые войны, во время которых развитие систем управления с обратной связью стало вопрос выживания.

Корабль Управление

Ан важной военной проблемой в этот период был контроль и навигация кораблей, которые становились все более совершенными по своей конструкции.Среди первых разработками стало проектирование датчиков с целью регулирования по замкнутому контуру. В 1910 г. Э.А. Сперри изобрел гироскоп , который он использовал в стабилизации и управления кораблями, а позже и в управлении самолетами.

Н. Минорский [1922] ввел свой трехчленный регулятор для управление судами, тем самым став первым, кто использовал пропорционально-интегрально-производную (ПИД) контроллер. Он рассмотрел нелинейные эффекты в замкнутом контуре. система.

Оружие Разработка и наведение оружия

А Главной проблемой в период мировых войн была проблема точной наведение орудий на борт движущихся кораблей и самолетов. С публикацией «Теория сервомеханизмов» Х. Л. Хзена. [1934] было положено начало использованию математической теории управления в таких задачах. В своей статье Хзен ввел слово сервомеханизмов , что подразумевает отношение ведущий/ведомый в системах.

Бомбовой прицел Norden, разработанный во время Второй мировой войны, использовался синхроретрансляторы для передачи информации о высоте и скорости самолета и помехи ветру для бомбового прицела, обеспечивающие точную доставку оружия.

Массачусетский технологический институт Радиационная лаборатория

Кому изучить проблемы управления и обработки информации, связанные с новым изобрел радар, в Массачусетсе открылась Радиационная лаборатория. Технологический институт в 1940 году.Большая часть работ по теории управления в 1940-е вышли из этой лаборатории.

Пока работа над совместным проектом Массачусетского технологического института и Sperry Corporation в 1941 году, AC Hall признал пагубные последствия игнорирования шума при проектировании системы управления. Он понял, что технология частотной области, разработанная в Bell Labs, может использоваться для борьбы с шумовыми эффектами, и использовал этот подход для разработки система управления бортовой РЛС. Этот успех убедительно продемонстрировал важность методов частотной области при проектировании систем управления [Hall 1946].

Использование подходы к проектированию, основанные на передаточной функции, блок-схеме и частотные методы, были достигнуты большие успехи в проектировании элементов управления в Радиационная лаборатория. В 1947 г. Н.Б. Николс разработал свою Nichols Chart для проектирование систем обратной связи. С Массачусетским технологическим институтом работа, теория линейных сервомеханизмы были прочно установлены. Резюме M.I.T. Радиационная лаборатория работа представлена ​​в Теория сервомеханизмов [Джеймс, Николс и Филипс, 1947].

Рабочий в North American Aviation У. Р. Эванс [1948] представил свой корневой локус . методика, которая обеспечила прямой способ определения полюса замкнутого контура места в s-плоскости. Впоследствии, в течение 1950-х, многие средства контроля работают был ориентирован на s-плоскость и на получение желаемого замкнутого цикла переходные характеристики по времени нарастания, превышение процента и так далее.

Стохастический Анализ

Во время также в этот период было введено в управление стохастических методик и теория коммуникации.В Массачусетском технологическом институте в 1942 г. Н. Винер [1949] проанализировал системы обработки информации с использованием моделей случайных процессов. Работает в частотной области, он разработал статистически оптимальных фильтров для стационарные непрерывные сигналы, которые улучшили отношение сигнал/шум в система связи. Русский А.Н. Колмогоров [1941] дал теорию стационарные случайные процессы с дискретным временем.

Классический период теории управления

Автор теперь теория автоматического управления с использованием методов частотной области возраст, утвердившись в качестве парадигмы (в смысле Куна [1962]).На с одной стороны, была создана прочная математическая теория сервомеханизмов, а с другой стороны, были предоставлены методы инженерного проектирования. Период после Вторую мировую войну можно назвать классическим периодом управления теория. Он характеризовался появлением первых учебников [MacColl, 1945; Лауэр, Лесник и др. Мэтдон 1947; Браун и Кэмпбелл, 1948 г .; Каштан и Майер 1951; Truxall 1955], и прямым инструменты проектирования, которые обеспечили отличную интуицию и гарантированные решения для проектирования проблемы.Эти инструменты применялись с помощью ручных вычислений или, в крайнем случае, с помощью слайдов. правила вместе с графическими приемами.

Космический/компьютерный век и современный контроль

С с наступлением космической эры дизайн элементов управления в США отвернулся от методов частотной области классической теории управления и обратно к методы дифференциальных уравнений конца 1800-х годов, которые были сформулированы в временная область .Причины такого развития следующие.

Временная область Дизайн для нелинейных систем

парадигма классической теории управления очень подходила для разработки систем управления. Проблемы во время и сразу после мировых войн. Подход в частотной области подходит для линейных стационарных систем . это в лучшем виде при работе с системами с одним входом/один выходом , для графические методы были неудобны для применения с несколькими входами и выходы.

Классический дизайн управления имел некоторые успехи с нелинейными системами. С использованием помехоподавляющие свойства методов частотной области, система управления может быть спроектированным устойчивым к изменениям параметров системы, и к ошибкам измерения и внешним возмущениям. Таким образом, классические методы могут использоваться на линеаризованной версии нелинейной системы, дающей хорошие результаты при точка равновесия, относительно которой поведение системы приблизительно линейно.

Частотный диапазон методы также могут быть применены к системам с простыми типами нелинейностей. используя подход , описывающий функцию , который опирается на Найквиста критерий. Этот прием впервые применил поляк Я. Грошковский. в конструкции радиопередатчиков до Второй мировой войны и оформлен в 1964 г. Я. Кудревич.

К сожалению, невозможно спроектировать системы управления для сложных нелинейных многовариантные системы, такие как те, которые возникают в аэрокосмических приложениях, с использованием предположение о линейности и рассмотрение одновходных/одновыходных пары передачи по одной.

В в Советском Союзе была большая активность в области нелинейного управления дизайн. Следуя примеру Ляпунова, внимание было сосредоточены на методах временной области. В 1948 году Иваченко исследовал принцип управления реле , где управляющий сигнал переключается дискретно между дискретными значениями. Цыпкин использовал фазовую плоскость для проектирования нелинейных управлений в 1955 г. В.М. Попов [1961] предоставил свой критерий кругов для анализа нелинейной устойчивости.

Спутник — 1957

Дано истории теории управления в Советском Союзе, вполне естественно, что в 1957 г. здесь был запущен первый спутник «Спутник». Первая конференция была создана недавно созданная Международная федерация автоматического управления (IFAC). состоялось в Москве в 1960 году.

Запуск спутника вызвал огромную активность в США в конструкция автоматического управления. При крахе любой парадигмы возврат к необходимы исторические и естественные принципы.Таким образом, было ясно, что а был необходим возврат к методам временной области «примитивных» период теории управления, которые основывались на дифференциальных уравнениях. Должно Следует понимать, что работа Лагранжа и Гамильтона позволяет легко написать нелинейные уравнения движения для многих динамических систем. Таким образом, контроль нужна была теория, которая могла бы иметь дело с такими нелинейными дифференциальными уравнениями.

Это Весьма примечательно, что почти точно в 1960 году произошли важные события независимо по нескольким направлениям в теории связи и управления.

Навигация

В В 1960 году К. С. Дрейпер изобрел свою инерциальную навигационную систему, в которой использовал гироскопы для предоставления точной информации о положение тела, движущегося в пространстве, например корабля, самолета или космического корабля. Таким образом, датчики, подходящие для навигации и дизайна органов управления, были развитый.

Оптимальность В природных системах

Иоганн Бернулли впервые упомянул принцип оптимальности в связи с с проблемой брахистохроны в 1696 году.Этот проблема была решена братьями Бернулли и И. Ньютоном, и стало ясно что стремление к оптимальности является фундаментальным свойством движения в естественном системы. Были исследованы различные принципы оптимальности, в том числе принцип минимального времени в оптике П. де Ферма (1600-е гг.), работа Л. Эйлера в 1744 году, и результат Гамильтона о том, что система движется таким образом, чтобы минимизировать интеграл по времени от разности кинетической и потенциальной энергий.

Эти принципы оптимальности — это все минимальных принципов . интересно Достаточно того, что в начале 1900-х годов А. Эйнштейн показал, что по отношению к 4-D В пространственно-временной системе координат движение систем происходит таким образом, чтобы максимизировать время.

Оптимальный Теория управления и оценки

С естественные системы демонстрируют оптимальность в своем движении, это имеет смысл проектировать искусственные системы управления оптимальным образом.Большим преимуществом является что этот план может быть реализован во временной области. В контексте современный дизайн органов управления, как правило, свести к минимуму время в пути, или квадратичный обобщенный функционал энергии или индекс эффективности , возможно с некоторыми ограничениями на разрешенные элементы управления.

р. Bellman [1957] применил динамическое программирование для оптимального управления систем с дискретным временем, демонстрируя, что естественное направление решения задачи оптимального управления — это назад во времени .Его процедура привела в замкнутых, как правило, нелинейных схемах с обратной связью.

Автор 1958, Л.С. Понтрягин развил свой максимум принцип , который решал задачи оптимального управления на основе исчисления вариантов , разработанных Л. Эйлером (1707-1783). Он решил задача минимального времени, вывод закона управления реле включения/выключения как оптимального контроля [Понтрягин, Болтянский, Гамкрелидзе и Мищенко 1962]. В США.В 1950-х годах вариационное исчисление применялось к общие проблемы оптимального управления в Чикагском университете и других местах.

В 1960 г. Р. Калман опубликовал три основные статьи. и коллеги, работающие в США. Один из них [Калман и Бертрам, 1960], популяризировали жизненную деятельность Ляпунова. в управлении нелинейными системами во временной области. Следующий [Кальман 1960a] обсуждали оптимальное управление системами, предоставляя расчетные уравнения для линейно-квадратичного регулятора (LQR) .В третьей статье [Kalman 1960b] обсуждалась оптимальная фильтрация и оценка. теория, обеспечивающая расчетные уравнения для дискретных калмановских фильтр . Непрерывный фильтр Калмана был разработан Калманом и Бьюси [1961].

В период года, основные ограничения классической теории управления были были преодолены, были введены новые важные теоретические инструменты, и наступила новая эра в появилась теория контроля; мы называем это эпохой современного управления .

ключевые моменты работы Калмана заключаются в следующем. Это временная область приблизиться к , что делает его более применимым для линейных систем, изменяющихся во времени, как также нелинейные системы. Он ввел линейную алгебру и матрицы , чтобы можно было легко обрабатывать системы с несколькими входами и выходами. Он использовал концепцию внутреннего состояния системы ; таким образом, подход это тот, который касается внутренней динамики системы, а не только его входное/выходное поведение.

В теории управления, Калман формализовал понятие оптимальности. в теории управления путем минимизации очень общего квадратичного обобщенного энергетическая функция. В теории оценивания он ввел стохастические понятия, которые применяется к нестационарным изменяющимся во времени системам , тем самым обеспечивая рекурсивное решение, фильтр Калмана, для метод наименьших квадратов, впервые использованный К.Ф. Гаусс (1777-1855) на планетарной орбите предварительный расчет. Фильтр Калмана является естественным расширение фильтра Винера на нестационарные стохастические системы.

Классический методы частотной области предоставляют формальные инструменты для проектирования систем управления, тем не менее, сама фаза проектирования оставалась искусством и приводила к неуникальным системам обратной связи. Напротив, теория Калмана дала оптимальных решений , которые дали системы управления с гарантированной производительностью . Эти элементы управления были непосредственно найдено путем решения формальных матричных уравнений проектирования , которые вообще имел уникальные решения.

Это Не случайно с этого момента расцвела космическая программа США, когда фильтр Калмана впервые предоставил навигационные данные. лунная посадка.

Нелинейный Теория управления

Во время 1960-х гг. в США, Г. Замс [1966], И.В. Сандберг [1964], К.С. Нарендра [Нарендра и Голдвин, 1964], К.А. Desoer [1965] и другие расширили работу Попова и Ляпунова в области нелинейной устойчивости. Был обширный применение этих результатов при изучении нелинейных искажений в контуры обратной связи с ограниченной полосой пропускания, нелинейное управление технологическими процессами, управление самолетом дизайн и, в конечном счете, робототехника.

Компьютеры в области разработки и внедрения средств управления

Классический методы проектирования могут быть использованы вручную с использованием графических подходов. На С другой стороны, современный дизайн элементов управления требует решения сложных нелинейные матричные уравнения. К счастью, в 1960 г. разработки в другой области — цифровой вычислительной технике. Без компьютеров, современный контроль имел бы ограниченное применение.

Разработка цифровых компьютеров

В о 1830 г. К. Бэббидж ввел современные компьютерные принципы, в том числе память, программный контроль и возможности ветвления. В 1948 г. Й. фон Нейман поставил строительство компьютера с хранимой программой IAS в Принстоне. IBM построила свой Машина с хранимой программой SSEC. В 1950 году Sperry Rand построила первый коммерческий машина для обработки данных UNIVAC I. Вскоре после этого IBM выпустила на рынок модель 701. компьютер.

В В 1960 году произошел крупный прорыв — было выпущено второе поколение компьютеров. представил, в котором использовалась твердотельная технология . К 1965 году цифровой Equipment Corporation создавала PDP-8 и миникомпьютер . началась промышленность. Наконец, в 1969 году У. Хофф изобрел микропроцессор .

Цифровой Теория управления и фильтрации

Цифровой компьютеры необходимы для двух целей в современных средствах управления.Во-первых, они необходимо решить уравнения матричного плана , которые дают управление закон. Это достигается в автономном режиме в процессе проектирования. Во-вторых, поскольку оптимальные законы управления и фильтры, как правило, меняются во времени, они нужны для реализует современных схем управления и фильтрации в реальных системах.

С с появлением микропроцессора в 1969 г. развилась новая область. Системы контроля которые реализованы на цифровых компьютерах, должны быть сформулированы в дискретных время .Таким образом, рост теории цифрового управления был естественным. В настоящее время.

Во время В 1950-х годах теория систем дискретных данных разрабатывалась в Колумбия Дж. Р. Рагаццини, Г. Франклина и Л. А. Заде [Ragazzini and Zadeh 1952, Ragazzini and Франклин, 1958]; а также Е.И. Юрий [1960], Британская Колумбия Куо [1963] и др. Идея использования цифровых компьютеров для промышленных управление процессом появилось в этот период [strm и Виттенмарк, 1984].Серьезная работа началась в 1956 году. с совместным проектом TRW и Texaco, результатом которого стало На нефтеперерабатывающем заводе в Порт-Артуре устанавливается компьютеризированная система. Техас в 1959 году.

разработка ядерных реакторов в течение 1950-х гг. мотивация для изучения управления промышленными процессами и контрольно-измерительных приборов. Этот работа берет свое начало в управлении химическими заводами в 1940-х годах.

Автор 1970, с работой К.стрм [1970] и др., важность цифрового управления в технологических процессах была твердо учредил.

работа К. Э. Шеннона в 1950-х годах в Bell Labs выявила важность методы выборки данных при обработке сигналов. Применение цифровых Теория фильтрации была исследована в Analytic Sciences Corporation. [Gelb 1974] и в других местах.

Персональный компьютер

С С появлением ПК в 1983 году проектирование современных систем управления стало возможно для отдельного инженера.После этого куча софта. разработаны пакеты проектирования систем управления, в том числе ORACLS, Program CC, Control-C, PC-Matlab, MATRIX x , Easy5, SIMNON и другие.

Союз современного и классического управления

С издание первых учебников в 1960-х годах, современная теория управления зарекомендовал себя как образец проектирования автоматических средств управления в США. Последовала интенсивная деятельность в области исследований и внедрения, когда И.Р.Э. и А.И.Е.Е. слияние, в основном благодаря усилиям П. Хаггерти в Техасе Инструменты для создания Института инженеров по электротехнике и электронике. (I.E.E.E.) в начале 1960-х гг.

С при всей своей мощи и преимуществах современному контролю в некоторых аспектах не хватало. гарантированная производительность, полученная путем решения матричных расчетных уравнений, означает, что часто можно разработать систему управления, которая теоретически работает без обретение любой инженерной интуиции о проблеме.С другой С другой стороны, методы классической теории управления в частотной области придают большая интуиция.

Другой проблема в том, что современная система управления с любым компенсатором динамики может выйти из строя быть устойчивым к возмущениям, немоделированной динамике, и измерительный шум. С другой стороны, надежность встроена в подход в частотной области с использованием таких понятий, как запас по усилению и фазе.

Следовательно, в 1970-х, особенно в Великобритании, была большая активность Х.Х. Розенброк [1974], А.Г.Дж. MacFarlane and I. Postlethwaite [1977] и др. для расширения классического методы частотной области и корневой годограф для многовариантных систем. Успехи были достигнуты с использованием таких понятий, как характерное место, диагональ доминирование и обратный массив Найквиста.

А Основным сторонником классических методов для многомерных систем был И. Горовиц, чья теория количественной обратной связи была разработана в начале 1970-е годы обеспечивают надежный дизайн с использованием диаграммы Николса.

В В 1981 г. появились основополагающие статьи Дж. Дойла и Г. Штейна [1981] и М.Г. Сафонов, А.Дж. Лауб и Г. Л. Хартманн [1981]. Расширение основополагающая работа Макфарлейна и Постлетвейта [1977], они показали важность сингулярных значений графиков по сравнению с частота в надежном многопараметрическом дизайне. Используя эти графики, многие из классические методы частотной области могут быть включены в современный дизайн. Эта работа была продолжена в авиации и управлении технологическими процессами М.Атанс [1986] и др. Результатом является новая теория управления , которая сочетает в себе лучшие черты классической и современной техники. Обзор этого надежного современная теория управления предоставлена ​​П. Дорато [1987].

1.2 ФИЛОСОФИЯ КЛАССИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Наличие некоторое понимание истории теории автоматического управления, мы можем теперь кратко обсудить философию классической и современной теории управления.

Разработка как и в случае с усилителем с обратной связью, классическая теория управления, естественно, находится в частотной области и s-плоскости . Опираясь на преобразование методы, он в первую очередь применим для линейных стационарных систем , хотя некоторые расширения нелинейных систем были сделаны с использованием, например, описывающая функцию.

описание системы, необходимое для проектирования средств управления с использованием методов Найквиста и Боде — величина и фаза частотной характеристики.это выгодно так как частотная характеристика может быть измерена экспериментально. Перевод то функция может быть вычислена. Для дизайна корневого локуса передаточная функция нужный. Блок-схема широко используется для определения передаточных функций композитные системы. Точное описание внутренней динамики системы не нужен для классического дизайна; то есть только поведение ввода/вывода системы имеет большое значение.

дизайн может быть выполнен вручную с использованием графических методов .Эти методы дают большую интуицию и позволяют контролировать дизайнер с рядом возможностей дизайна, так что в результате элементов управления системы не уникальны . Процесс проектирования — это инженерное искусство.

А реальная система имеет помехи и шум измерений и не может быть описана точно по математической модели, которую инженер использует для проектирования. Классический Теория естественна для разработки систем управления, устойчивых к такие расстройства, несмотря на них, обеспечивая хорошую производительность с обратной связью.Крепкий проектирование выполняется с использованием таких понятий, как запас по усилению и по фазе.

Простой компенсаторы такие как пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД), схемы опережения-запаздывания или схемы промывки. обычно используется в структуре управления. Влияние таких цепей на Графики Найквиста, Боде и корневого локуса легко понять, так что подходящий структура компенсатора может быть выбрана. После проектирования компенсатор может быть легко настраивается в сети.

А Фундаментальной концепцией классического управления является способность описать замкнутый контур. свойства с точки зрения свойств без обратной связи , которые известны или легко поддаются мера.Например, графики Найквиста, Боде и корневого локуса представлены в терминах передаточная функция без обратной связи. Опять же, подавление помех с обратной связью свойства и установившуюся ошибку можно описать в терминах возврата разница и чувствительность.

Классический теория управления трудно применима в системах с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), или многоконтурные системы . Благодаря взаимодействию контуров управления в многопараметрическая система, каждая передаточная функция с одним входом / одним выходом (SISO) могут иметь приемлемые свойства с точки зрения переходной характеристики и надежности, но согласованное управляющее движение системы может оказаться неприемлемым.

Таким образом, классический MIMO или многоконтурный дизайн требует кропотливое усилие, используя подход , закрывая один цикл за раз по графические приемы. Например, корневая точка должна быть нанесена на график для каждого элемент усиления, принимая во внимание ранее выбранные усиления. Это проб и ошибок процедура, которая может потребовать нескольких итераций, и не гарантирует хорошие результаты или даже стабильность с обратной связью .

многовариантные подходы в частотной области, разработанные британской школой во время 1970-х годов, а также количественная теория обратной связи преодолевают многие из этих ограничений, обеспечивая эффективный подход к разработке многих MIMO системы.

1,3 ФИЛОСОФИЯ СОВРЕМЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Модерн проектирование элементов управления — это, по сути, метод временной области. Точное состояний пространства требуется модель управляемой системы или установки. Это дифференциальное уравнение первого порядка вектор вида

дх/дт = Топор + Бу

у = Сх

, где x(t) — вектор внутренних переменные или состояния системы, u(t) — вектор управляющих входов, а y(t) вектор измеренных выходов.Можно добавить условия шума для представления технологические и измерительные шумы. Обратите внимание, что растение описано в область времени.

Сила современного контроля коренится в том факте, что модель пространства состояний может также представлять систему MIMO как систему SISO. То есть u(t) и y(t) обычно являются векторами, элементами которых являются отдельные скалярные входы и выходы. Таким образом, A, B, C — это матриц , у которых элементы описывают динамические взаимосвязи системы.

Модерн методы управления были впервые прочно установлены для линейных систем. Расширения к нелинейным системам могут быть сделаны с помощью Ляпунова подход, который легко распространяется на системы MIMO, динамическое программирование и другие методы. Схемы оптимального управления без обратной связи могут быть определены для нелинейных систем путем решения нелинейных двухточечных краевых задач.

Точно как и в классическом случае, некоторые фундаментальные вопросы о производительности систему с обратной связью можно атаковать, исследуя свойств разомкнутой системы .Например, разомкнутые свойства управляемости и наблюдаемости (0 (Глава 2) дать представление о том, чего можно достичь с помощью обратной связи контроль. Разница в том, что для работы с моделью в пространстве состояний число является хорошим требуется знание матриц и линейной алгебры .

Кому достичь подходящих свойств с обратной связью, управление с обратной связью формы

у = -Кх

Можно использовать

. Коэффициент обратной связи K представляет собой матрицу , элементами которой являются индивидуальные усиления управления в система.Поскольку все состояния используются для обратной связи, это называется переменной состояния. отзыв . Обратите внимание, что множественные усиления обратной связи и большие системы легко обрабатывается в этих рамках. Таким образом, если имеется n компонентов состояния (где n может быть очень большим в аэрокосмической системе или системе распределения энергии) и m скалярное управления, так что u(t) — m-вектор, то K — mxn-матрица с mn элементами, соответствующие mn контуров управления.

В стандартного линейно-квадратичного регулятора (LQR), усиление обратной связи K выбирается таким образом, чтобы минимизировать квадратичный индекс производительности во временной области (PI) , подобный

 

 

 оо 
 J = / (x  T  Qx + u  T  Ru) dt 
 o 

Ищется минимум все траектории состояний.Это расширение для систем MIMO. ИП (ITSE, ITAE и др.), использовавшиеся при классическом контроле. Q и R являются весовыми матрицами, которые служат для расчета . параметры . Их элементы могут быть выбраны так, чтобы обеспечить подходящие представление.

Ключом к дизайну LQR является тот факт, что, если матрица усиления обратной связи K может быть успешно выбрана так, чтобы J конечен, то интеграл (0, включающий нормы u(t) и x(t), ограничен. Если Q и R выбраны правильно, математические принципы гарантируют, что x(t) и u(t) дойти до нуля со временем.Этот гарантирует стабильность замкнутого контура , а также ограниченные управляющие сигналы в замкнутой системе.

Может отображаться (см. главу 3), что значение K, которое минимизирует PI, равно

.

К = Р -1 Б Т С

, где S — это nxn матрица, удовлетворяющая уравнению Риккати

0 = A T S + SA — SBR -1 B T S + Вопрос

В рамках этой структуры LQ, можно выделить несколько моментов.Во-первых, пока система (0) управляема и Q и R выбраны соответствующим образом, K, заданный этими уравнения гарантирует устойчивость замкнутой системы

дх/дт = (А-ВК)х + Бу.

Во-вторых, эта техника легко применить даже для объектов с несколькими входами, так как u(t) может быть вектором, имеющим много компонентов.

В-третьих, решение LQR зависит от решения матричного уравнения дизайна (0, и поэтому не подходит для ручных расчетов.К счастью, многие дизайнерские пакеты к настоящему времени доступны на цифровых компьютерах для решения задачи Риккати расчетное уравнение для S и, следовательно, для получения K. Таким образом, компьютерных дизайн — неотъемлемая часть современных систем управления.

Решение LQR является формальным тот, который дает уникальный ответ на задачу управления с обратной связью один раз был выбран конструктивный параметр Q. На самом деле инженерное искусство в современный дизайн заключается в выборе весовых матриц PI Q и R .Теория этого процесса отбора развилась. Как только Q правильно выбран, уравнение матричного плана формально решается для уникального K, что гарантирует стабильность.

Обратите внимание, что К вычисляется в терминах величин без обратной связи A, B, Q, так что современные и классический дизайн имеет эту особенность определения свойств замкнутого контура в с точки зрения количеств разомкнутой системы в общем. Однако при современном управлении все элементы K определяются одновременно с использованием матричного плана уравнения.Это соответствует , закрывающему все контуры управления с обратной связью. одновременно , что полностью контрастирует с циклом за раз процедура проектирования классических органов управления.

К сожалению, формальный LQR дизайн дает очень мало интуитивных представлений о природе или свойствах замкнутая система . В последние годы этот недостаток был устранен с самых разных точек зрения.

Хотя конструкция LQR с использованием обратная связь по состоянию гарантирует устойчивость с обратной связью, все компоненты состояния редко доступны для целей обратной связи в практической задаче проектирования.Следовательно, выводит обратную связь вида

u = -Ky

более полезен. LQR-дизайн уравнения для выходной обратной связи сложнее, чем (0, но легко производные (см. главу 4).

Современный дизайн с обратной связью по выходу позволяет проектировать от одного до контроллеров для сложных систем с несколькими входы и выходы путем формального решения матричных уравнений проектирования на цифровой компьютер.

Другим важным фактором является последующий.В то время как обратная связь по состоянию (0 включает обратную связь от всех состояний к все входы, не предлагая никакой структуры в системе управления, выходная обратная связь закон управления (0 можно использовать для разработки компенсатора с желаемой динамической структура , возвращающая большую часть интуиции классического дизайна управления.

Законы обратной связи, такие как (0 и (0 называются статическими , поскольку коэффициенты усиления управления являются постоянными или не более изменяющийся во времени. Альтернативой статической обратной связи по выходу является использование динамической компенсатор формы

дз/дт = Fz + Гр + Eu

u = Гц + Ды.

Входы этого компенсатором являются входы и выходы системы. Это дает замкнутый цикл и называется динамическая выходная обратная связь . Задача проектирования состоит в том, чтобы выбрать матрицы F, G, E, H, D для хорошей обратной связи представление. Важным результатом современного управления является то, что замкнутый контур устойчивость можно гарантировать, выбирая F = A-LC для некоторой матрицы L, равной вычисляется с использованием расчетного уравнения Риккати, аналогичного (0. Остальные матрицы из (0) тогда легко определяются.Эта конструкция основана на жизненно важном принципе разделения (Глава 10).

Недостаток с дизайном использование F = A-LC заключается в том, что тогда динамический компенсатор имеет такое же количество внутренние состояния как растения. В сложных современных аэрокосмических и силовых установках приложений, это измерение может быть очень большим. Таким образом, различные методы для контроллера редуктор и разработан в уменьшенном исполнении .

В стандартном современном управлении, предполагается, что система точно описывается математической моделью (0.В в действительности, однако, эта модель может быть лишь приблизительным описанием настоящее растение. Кроме того, на практике могут возникать возмущения, действующие на объекта, а также шум измерений при определении y(t).

LQR использует полное состояние обратная связь обладает некоторыми важными свойствами устойчивости к таким нарушениям, например бесконечный запас усиления, 60 запаса по фазе и устойчивость к некоторым нелинейностям в контурах управления (Глава 10). С другой стороны, LQR, использующий статический или динамический вывод дизайн с обратной связью не имеет гарантированных свойств надежности.С работой на надежный современный контроль в начале 1980-х годов, сейчас существует техника (LQG/LTR, Глава 10) для проектирования надежных многопараметрических систем управления. Конструкция LQG/LTR включает в себя тщательную обработку эффектов неопределенностей моделирования на устойчивость с обратной связью и влияние помех на производительность с обратной связью.

С работой на крепких современный дизайн, большая часть интуиции классических методов управления может теперь должны быть включены в современный многовариантный дизайн .

С современными разработками в цифровом формате теория управления и систем дискретного времени , современное управление очень подходит для проектирования систем управления, которые могут быть реализованы на микропроцессоры (часть III книги). Это позволяет реализовать динамики регулятора, которые являются более сложными, а также более эффективными, чем простые ПИД-регуляторы и структуры опережения-запаздывания классических элементов управления.

С недавней работой в матричной дроби описания и полиномиального уравнения , объект MIMO может быть описывается не в форме пространства состояний, а в форме ввода/вывода.это прямой расширение классического описания передаточной функции и, для некоторых приложений, больше подходит, чем внутреннее описание (0.

ССЫЛКИ НА ГЛАВУ 1

Эйри, Г.Б., «На Регулятор часового механизма для обеспечения равномерного движения Equatorials», Memoirs of the Royal Astronomical Society , vol. ll, pp. 249-267, 1840.

strm, KJ, Введение в Стохастическая теория управления , Нью-Йорк: Academic Press, 1970.

Strm, K.J. и B. Wittenmark, Системы с компьютерным управлением: теория и Дизайн , Нью-Джерси: Прентис-Холл, 1984.

Беллман Р., Динамик Программирование , Нью-Джерси: Принстонский университет. Пресс, 1957.

Берталанффи, Л. фон, «А количественная теория органического роста, Human Biology , том 10, стр. 181-213, 1938.

Черный, H.S., «Стабилизированный Усилители обратной связи», Bell Syst. Tech. J. , 1934.

Боде, Х.В., «Отзыв Конструкция усилителя», Bell System Tech. J. , том 19, стр. 42, 1940.

Бохарская, М., Резюме History of Control Theory , Внутреннее представительство, Школа избранных. инж., штат Джорджия. Инст. Технологии, Атланта, Джорджия 30332, 1973.

Браун, Г.С. и Д.П. Кэмпбелл, Принципы сервомеханизмов , Нью-Йорк: Wiley, 1948.

Честнат, Х. и Р. В. Майер, Сервомеханизмы и проектирование системы регулирования , том.1, 1951, том. 2, 1955, Уайли.

Дезоер, Калифорния, «А Обобщение критерия Попова», IEEE Trans. Autom. Control , том AC-10, № 2, стр. 182-185, 1965.

Дорато, П., «Исторический Обзор надежного управления», Журнал IEEE Control Systems , стр. 44-47, апрель 1987 г.

Дойл, Дж. К. и Г. Штейн, «Дизайн с многопараметрической обратной связью: концепции классического/современного Synthesis», IEEE Trans. Automat. Contr. , vol.АС-26, стр. 4-16, Февраль 1981 г.

Эванс, В.Р., «Графический Анализ систем управления», Trans. AIEE , том 67, стр. 547-551, 1948.

Фридланд, Б., Система управления Дизайн: Введение в методы пространства состояний , Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1986.

Фуллер, А.Т., «Раннее Развитие теории управления», Trans. ASME (J. Dynamic Systems, Измерение и контроль) , том. 98Г, нет. 2, стр. 109-118, июнь 1976 г.

Фуллер, А.Т., «Раннее Развитие теории управления II», Trans. ASME (J. Dynamic Systems, Измерение и контроль) , том. 98Г, нет. 3 стр. 224-235, сентябрь 1976 г.

Гелб, А., изд., Применяется Оптимальная оценка , Кембридж: MIT Press, 1974.

Hall, AC, «Применение теории цепей для проектирования сервомеханизмов», J. Franklin Inst. , 1966.

Hzen, HL, «Теория Сервомеханизмы», J.Франклин Инст ., 1934.

Гурвиц А., «На Условия, при которых уравнение имеет только корни с отрицательными вещественными числами. Части», Mathematische Annalen , т. 46, стр. 273-284, 1895.

Джеймс, Х.М., Н.Б. Николс, и Р.С. Филлипс, Теория сервомеханизмов , Нью-Йорк: McGraw-Hill, Массачусетский технологический институт Радиационная лаборатория. Серия, Том. 25, 1947.

Юрий, Е.И., «Недавние Достижения в области дискретных данных и цифровых систем управления», Proc.конф. Междунар. Автомат Федерации. Контроль , стр. 240-246, М., 1960.

Калман, Р.Э., «Вклады к теории оптимального управления», Bol . соц. Мат. Мексикана , том. 5, стр. 102-119, 1960.

Калман, Р.Э., «Новый подход к задачам линейной фильтрации и прогнозирования», ASME J. Basic Eng. , об. 82, стр. 34-45, 1960.

Кальман, Р.Э. и Р.С. Бьюси, «Новые результаты в области линейной фильтрации и предсказания». Теория», ASME J.Базовый инж. , том. 80, стр. 193-196, 1961.

Кальман, Р.Э., и Дж.Э. Бертрам, «Анализ и проектирование систем управления «Вторым методом» Ляпунова. И. Системы с непрерывным временем», Trans. КАК Я Дж. Базовый инж. , стр. 371-393, июнь 1960 г.

Колмогоров А.Н., «Интерполяция и экстраполяция фон Стационарена Zufalligen Folgen, Bull. акад. науч. СССР , сер. Мат. об. 5, стр. 3-14, 1941.

Kuhn, TS, Структура научных революций , Чикаго: ун-т.из Чикаго Пресс, 1962.

Куо, Бенджамин С., Анализ и Synthesis of Sampled-Data Control Systems , Нью-Джерси: Prentice-Hall, 1963.

Лауэр, Х., Р.Н. Лесник и Л.Е. Matdon, Сервомеханизм Основы , Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1947.

.

Ляпунов М.А. Общие проблемы стабильности движения // Анн. Фак. науч. Тулуза , vol. 9, стр. 203-474, 1907. (Перевод оригинальная статья, опубликованная в 1892 г. в Comm.соц. Мат. Харьков и переиздан как Vol. 17 в Ann. Математические исследования, Принстонский университет Press, Принстон, Нью-Джерси, 1949 г.)

МакКолл, Лос-Анджелес, Фундаментальный Теория сервомеханизмов , Нью-Йорк: Ван Ностранд, 1945.

МакФарлейн, А. Г. Дж., И. Постлетвейт, «Обобщенная устойчивость Найквиста». Criterion and Multivariable Root Loci, Int. J. Contr. , vol. 25, стр. 81-127, 1977.

Максвелл, Дж. К., «На Губернаторы», Proc.Королевский соц. Лондон , том. 16, стр. 270-283, 1868.

Майр, О., Истоки управления с обратной связью , Кембридж: MIT Press, 1970.

Минорский Н., «Направленный Устойчивость и автоматически управляемые тела», J. Am. Soc. Nav. Eng. , об. 34, с. 280, 1922.

Нарендра, К.С. и Р.М. Голдвин: «Геометрический критерий устойчивости некоторых нелинейных неавтономных систем», IEEE Trans. Теория цепей , об.КТ-11, вып. 3, стр. 406-407, 1964.

Найквист, Х., «Теория регенерации», Bell Syst. Тех. Дж. , 1932.

Понтрягин Л.С., В.Г. Болтянский, Р.В. Гамкрелидзе и Мищенко Е.Ф., Математическая теория оптимальных процессов , Нью-Йорк: Wiley, 1962.

.

Попов В.М., «Абсолют Устойчивость нелинейных систем автоматического управления. Автомат. Контроль , об. 22, нет. 8, стр. 857-875, 1961.

Рагаццини, Дж.Р. и Г.Ф. Франклин, Выборочные данные Системы управления , Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1958.

.

Рагаццини, Дж. Р. и Л. А. Заде, «Анализ систем выборочных данных», Trans. AIEE , том. 71, часть II, стр. 225-234, 1952.

Розенброк, Х.Х., Компьютеризированный Проект системы управления , Нью-Йорк: Academic Press, 1974.

Раут, Э. Дж., Трактат об устойчивости заданного состояния движения , Лондон: Macmillan & Co., 1877.

Сафонов М.Г., А.Ю. Лауб и Г. Л. Хартманн, «Свойства обратной связи Многовариантные системы: роль и использование матрицы разницы доходности», IEEE. Транс. Авто. продолжение , том. 26, нет. 1, стр. 47-65, 1981.

Сандберг, И.В., «А. Частотное условие устойчивости систем с обратной связью, содержащих Одиночный нелинейный элемент, изменяющийся во времени», Bell Syst. Tech. J. , vol. 43, нет. 4, стр. 1601-1608, 1964.

Труксал, Дж.г., Автомат Синтез системы управления с обратной связью , Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1955.

Вышнеградский И.А., «О контролерах прямого действия», Изв . СПБ Техн. ин-т , 1877.

Уайтхед, А.Н., Наука и современный мир , Лекции Лоуэлла (1925), Нью-Йорк: Macmillan, 1953.

Wiener, N., Экстраполяция, интерполяция и сглаживание стационарных временных рядов с инженерными приложениями , Нью-Йорк: Wiley, 1949 год.

Винер, Н., Кибернетика : или Управление и связь в Животное и машина , Кембридж: MIT Press, 1948.

Замес, Г., «На Вход-выходная устойчивость изменяющихся во времени нелинейных систем с обратной связью, часть I: Условия, полученные с использованием понятий петлевого усиления, конусности, и позитивность», IEEE Trans. Automatic Control , vol. AC-11, no. 2, стр. 228-238, 1966.

Замес, Г., «На Стабильность входа-выхода изменяющихся во времени нелинейных систем с обратной связью, часть II: Условия, связанные с кругами в частотной плоскости и секторе Нелинейности», IEEE Trans.Автоматическое управление , вып. АС-11, нет. 3, стр. 465-476, 1966.

Инженерия управления | Регуляторный контроль является основой для расширенного управления процессами

Дэвид Б. Эндер, Techmation 1 февраля 2001 г.

W муравей первоклассный расширенный контроль процесса? Во-первых, обеспечьте правильное базовое нормативное регулирование.

Словарное определение оптимизации может звучать так: «Стратегия, дающая наилучший результат, достижимый при заданном наборе условий».Для практикующего инженера по управлению оптимизация обычно означает сугубо теоретическое упражнение, которое на самом деле не имеет отношения к реальному миру, где трубы протекают, датчики засоряются, насосы кавитируют, а клапаны заедают.

Оптимизация на действующем предприятии требует интеграции технологических ноу-хау для максимизации производительности, в том числе уделения внимания полевым устройствам, пригодности стратегии управления, настройки контроллера и разумного использования базового регулирующего управления (BRC) — каскад, обратная связь, упреждение, отношение, опережение. /отставание и т.д.-на минимально возможном уровне реализации. Именно на этой основе может быть построено эффективное расширенное управление процессом (APC).

Максимальное увеличение возврата инвестиций (ROI) всегда является важной целью управления предприятием. Однако приобретение управляющего оборудования, передатчиков и цифровой системы управления с новейшим передовым программным обеспечением управления не гарантирует хорошего управления. Без управления, понимания и оптимизации в соответствии с целями контроля, ради которых были сделаны эти покупки, рентабельность инвестиций будет низкой.

Функции систем управления

Системы управления процессами преобразуют сырье и энергию в пригодные для использования продукты с помощью сложной последовательности технологических операций и методов управления. Сами по себе заводские процессы не создают уровни, потоки или температуры, и введение таких переменных представляет собой операционные ограничения, предназначенные для обеспечения производительности, эффективности и/или качества продукции.

Чтобы завод производил высококачественную продукцию с наименьшими затратами, требуется структура людей, систем и средств, объединенных вместе и построенных на фундаменте приверженности руководства.

Среди наиболее важных задач управления — сдерживание затрат, качество продукции, соответствие государственным постановлениям и достижение целей производственного графика. Менеджеры, которые осознают и принимают ценность надежного управления процессами для достижения общих результатов деятельности, получают конкурентное преимущество для своей компании. Тем не менее, многие менеджеры были «обожжены» прошлыми обещаниями улучшить производительность процессов за счет инвестиций в системы управления, которые так и не были реализованы. Слишком часто результатом было недостаточное использование систем управления.

Для получения максимального преимущества от доступных возможностей установленных в настоящее время систем управления требуется организационная философия, которая расширяет возможности, поддерживает и организует таким образом, чтобы достичь желаемых результатов. Простая покупка передового оборудования и программного обеспечения не гарантирует успеха; без приверженности руководства любая программа оптимизации системы обречена на провал. Успех требует эффективного управления людьми, объектами и системами, работающими вместе для достижения поставленных целей.(Статьи об интеграции людей, объектов и систем см. в CE , январь 2001 г.)

Люди и системы

Чтобы любой процесс оптимизации был успешным, должна существовать инфраструктура систем, обеспечивающая обучение и инструменты, чтобы квалифицированные люди могли успешно выполнять действия, ведущие к достижению определенных целей и задач. Внедрение в рабочее место высокотехнологичного оборудования — цифровых систем управления, графических мониторов, интеллектуальных передатчиков, искусственного интеллекта — не снижает, а увеличивает потребность в обучении персонала.(См. CE , август 2000 г., «Развитие интеллектуального капитала».)

Эффективная оптимизация регулирующих функций системы управления технологическими процессами требует знания статических и динамических факторов, существующих между контурами и между ними.

Теория управления, представленная в университетских курсах, обычно представляет собой абстрактную математику. Окончив школу, инженеры по управлению быстро забывают то, чему учились, и управление процессами практикуется на основе ad hoc без обращения к теории, управляющей поведением динамических систем.

За последние шестнадцать лет консультанты Techmation (Скотсдейл, Аризона) работали на более чем 2700 действующих предприятиях, тестируя, анализируя и улучшая динамические эксплуатационные характеристики десятков тысяч контуров управления. За это время процедуры и методы анализа данных были разработаны и преобразованы в базу знаний, которая устраняет разрыв между теорией и реальной практикой.

Поскольку технологические операции динамичны, важно, чтобы после того, как консультанты закончат работу и уйдут, сотрудники заказчика могли поддерживать систему управления на достигнутом уровне оптимизации.

Чтобы обеспечить удовлетворительный уровень квалификации сотрудников заказчика, консультанты смешивают теоретические занятия с практическим опытом, чтобы сформировать группу аудита и улучшения процессов.

Следуя инструкциям в классе о том, как эффективно и действенно использовать персональный компьютер для тестирования и анализа данных процесса, аудиторская группа под руководством консультанта применяет методологию выявления, аудита, тестирования, анализа и оптимизации для создания надежной системы. фундамент для АПК.Методология Techmation следующая.

  • Аудит использует тестовые данные для определения точности и возможностей всех измерений и контуров. Команда исправляет проблемы, обнаруженные во время аудита, такие как ошибки калибровки и клапана. Критические контуры тестируются для определения установленной характеристики. Когда установленная характеристика оказывается сильно нелинейной, особенно в нормальном рабочем диапазоне, проблема устраняется.

При необходимости алгоритмы контроллера перепрограммируются и настраиваются в соответствии с требованиями управления.Если аудиторское тестирование показывает, что установленные стратегии контроля не соответствуют целям, аудиторская группа разрабатывает, реализует, тестирует и документирует новые стратегии, которые будут соответствовать определенным целям контроля. По завершении отчет об аудите предоставляет «подпись возможностей» технологического персонала, которую персонал процесса может использовать для поддержания целостности системы

.
  • Анализ и оптимизация заключается в использовании новых данных, собранных после этапа аудита, чтобы определить, где изменения или новые стратегии контроля могут улучшить управление подразделением.На этом этапе основное внимание уделяется определению стратегий оптимизации блоков и методов реализации конфигурации системы.

Следуя методологии выявления, аудита, тестирования, анализа и оптимизации и сочетая формальное аудиторное обучение с практическим опытом под руководством консультанта, пользователи могут оптимизировать системы нормативного контроля и обеспечить их оптимизацию.

Оборудование для управления технологическим процессом, стратегии

Плохо разработанная стратегия управления, неточные измерения и плохо функционирующие регулирующие клапаны приведут к неоптимальному управлению.

Тестирование системы управления обычно документирует ряд проблем, связанных с оборудованием, которые необходимо устранить, прежде чем можно будет оптимизировать динамическую работу систем регулирующего управления. Попытка замаскировать проблемы с оборудованием путем настройки ПИД-регулятора (пропорционального/интегрального/производного) и настроек фильтра в контроллерах часто является ответом на проблемы, связанные с обучением, временными ограничениями и обязательствами руководства. Фактически, до 50% контуров нуждаются в некотором техническом обслуживании или изменении конфигурации, прежде чем контур можно будет настроить для обеспечения минимального регулирующего контроля отклонения.

Регуляторное управление состоит из двух типов функций управления, которые можно комбинировать в почти бесконечном количестве конфигураций. Существуют два типа регуляторного контроля: обратная связь и упреждающая связь.

Управление с обратной связью может быть настроено для каскадного, селективного, пропорционального и любого количества других типов схем управления. Все реализации управления с обратной связью имеют одну общую черту. Измерение контролируемой переменной процесса сравнивается с эталоном, называемым уставкой, и отклонение приводит к корректирующему действию контроллера.Короче говоря, управление с обратной связью позволяет исправлять сбои только после того, как они обнаружены. Настройка регулирующего управления требует знания передаточной функции, которая описывает динамическую взаимосвязь между изменением выходного сигнала контроллера и реакцией регулируемой переменной. Упрощенные модели первого порядка, эмпирические правила и упрощенные самонастраивающиеся контроллеры на основе правил не во многих случаях могут обеспечить наилучшее решение для регулирования многих динамически сложных процессов, встречающихся в приложениях управления.

Упреждающее управление измеряет возмущение нагрузки и вводит динамически компенсированное корректирующее действие до того, как возмущение нагрузки повлияет на управляемую переменную. Настройка контуров управления с прямой связью требует знания передаточной функции процесса в дополнение к передаточной функции нарушения нагрузки. Единственный способ точно получить необходимые сведения о динамике системы — это протестировать установленную систему в рабочих условиях, чтобы получить данные во временной области, которые точно отражают реакцию процесса.Данные во временной области должны быть точно преобразованы в частотную область, чтобы получить наилучшие решения по управлению.

Функция регулирующей части системы управления заключается в снижении изменчивости перед лицом изменяющихся условий. Без эффективной системы регулирующего контроля каждая последующая операция может привести к изменениям, которые могут накапливаться на протяжении всего процесса и отражаться на качестве конечного продукта и общей стоимости производства. Для производства однородного продукта, который последовательно удовлетворяет потребности клиентов при минимальных затратах, должна существовать система нормативного контроля, чтобы свести к минимуму отклонения на протяжении всего цикла обработки.

Современная технологическая установка может иметь тысячи контуров управления. Усовершенствованные системы управления не могут работать так, как задумано, если большинство этих контуров не находится в автоматическом режиме. Контуры регулирования выполняют четыре функции:

  1. Разрешить выполнение процесса на выбранной цели;

  2. Сведение к минимуму последствий возмущений нагрузки;

  3. Уменьшить влияние изменчивости сырья; и

  4. Обеспечить безопасный и эффективный запуск, работу и остановку процесса.

Таким образом, функция системы нормативного контроля заключается в обеспечении максимальной однородности продукта в динамических условиях.

Регулирующие контроллеры

ПИД-регулятор является наиболее распространенным контроллером с обратной связью, он используется более 60 лет, но на него не распространяется ни один стандарт реализации. На самом деле никакие две цифровые системы управления не реализуют ПИД-регулирование одинаковым образом, что по понятным причинам усложняет методы настройки и расчеты. Например, цифровой контроллер производит программное обеспечение для записи ПИД-регуляторов с использованием идеальных, последовательных или параллельных конфигураций алгоритма.Из-за различий в алгоритмах реализации ПИД параметры настройки контура могут существенно различаться для выполнения одной и той же задачи в зависимости от типа реализованного алгоритма. Путаницу усугубляет то, что единицы настройки контроллера могут быть выражены в разных единицах измерения и во временных областях, например:

.
  • Пропорциональная настройка находится в усилении, процентном диапазоне пропорциональности или диапазоне регулирования;

  • Интегральная настройка в секундах на повтор, повторов в секунду, минут на повтор, повторов в минуту или, в некоторых случаях, скорости сканирования на повтор и повторов на скорость сканирования; и

  • Производные термины, выраженные в секундах, минутах или скорости сканирования.

Еще больше мутят воду, некоторые производители позволяют конечному пользователю выбирать алгоритм контроллера и единицы настройки. Как будто предыдущего было недостаточно, чтобы создать достаточный лабиринт настройки, добавить настройки констант производного фильтра, позиционную или скоростную цифровую реализацию ПИД-регулятора, конфигурации для ПИД-регулятора, ПИД-регулятора, отклика уставки I-PD и параметры фильтрации PV, и это легко понять, почему «простая» настройка может сбивать с толку.

И наоборот, за прошедшие годы было разработано множество специальных линейных и нелинейных версий ПИД-регулятора, которые обеспечивают лучшее управление конкретными процессами.Например, доступен алгоритм нелинейного ПИД-регулятора, который устраняет скачкообразные циклы, характерные для 30 % быстрых контуров управления.

Другие специальные алгоритмы контроллера используются для управления усреднением в системах уровня, устранения цикла гистерезиса в процессах интегрирования, предотвращения перерегулирования при использовании фильтрации и условной интегральной конфигурации для пакетного управления, и это лишь некоторые из них.

Понимание того, как правильно реализовать эти алгоритмы контроллера с обратной связью, важно для обеспечения контроля минимальной дисперсии.Действительно, решающим соображением для регулирующих контролеров является понимание сложной картины, которая существует, с наметанным взглядом на применение соответствующих методов и решений.

Тестирование контуров регулирования

Попытки достичь «общего качества продукта» с использованием SPC (статистического контроля процесса) и соответствия стандартам качества ISO игнорируют детали контура управления, такие как:

  • Правильное сопряжение контролируемых и влияющих измерений;

  • Гистерезис, прерывистое скольжение и размеры регулирующих клапанов; и

  • Качество измерений, проблемы с наложением сигналов, алгоритмы управления, фильтрация сигналов, конфигурация системы и настройка системы регулирования.

Опыт аудита неоднократно указывает на то, что системы нормативного контроля функционируют, но не обеспечивают оптимального контроля. Результаты показывают, что типичная система нормативного контроля способствует до 50% неоднородности конечного продукта. Тестирование десятков тысяч единичных операций с последовательно применяемыми системами регулирования выявляет установленную динамику и информацию о настройке контура, выявляет проблемы с оборудованием, установленные характеристики технологических контуров и относительный коэффициент усиления связанных контуров.

Среди множества выявленных проблем некоторые появляются снова и снова в одной из трех основных категорий: регулирующие клапаны, измерения и стратегии управления.

Проблемы с регулирующим клапаном

Циклическое прерывистое скольжение -Испытания показывают, что до 30 % поворотных запорных клапанов и запорных клапанов с высоким коэффициентом трения проявляют тенденцию к циклу прерывистого скольжения в установившихся рабочих условиях, когда контроллер настроен на основе динамики установленного контура.

Характеристика прерывистого скольжения в регулирующем клапане приводит к цикличности в установившемся режиме и может привести к чрезмерной изменчивости процесса в операциях агрегата.Непрерывное скольжение является результатом чрезмерного отношения статического к динамическому трению в регулирующем клапане, пневматической жесткости в приводе и работе позиционера клапана.

Установившееся циклическое изменение выходного сигнала контроллера и регулируемой переменной процесса является типичным скачкообразным циклом. Линейный ПИД-регулятор измеряет расхождение между заданным значением и переменной процесса и изменяет выходной сигнал контроллера со скоростью, зависящей от параметров настройки контроллера, для исправления ошибки.После небольшого и, как правило, медленного изменения рампы на выходе контроллера положение клапана «перескакивает» в новое положение, и расход превышает заданное значение. Ошибка, находящаяся по другую сторону от заданного значения, заставляет контроллер снова увеличивать свой выходной сигнал для исправления ошибки. Клапан снова «прыгает» в новое положение, и цикл повторяется.

Клапаны с высоким коэффициентом трения обычно требуют параметров настройки, которые в 10–20 раз медленнее, чем требуется, в зависимости от динамики установленного контура, чтобы исключить цикличность скачкообразного движения.

Для устранения этой очень распространенной проблемы требуется нелинейный алгоритм ПИД-регулятора, который устанавливает значение интеграла контроллера на меньшее (более медленное) значение только тогда, когда ошибка очень мала в диапазоне, в котором происходит циклическое проскальзывание. Этот алгоритм был установлен в тысячах контуров на контроллерах различных марок, в результате чего были подавлены быстрые возмущения нагрузки и «сглажена» работа в установившемся режиме.

Гистерезис — Ослабление соединений в креплениях привода или позиционера — в сочетании с трением в клапане — вызывают гистерезис или зону нечувствительности в пневматических регулирующих клапанах.Тестирование анализа петли показывает нормализованную величину гистерезиса в каждой петле.

Небольшой гистерезис обычно допускается в саморегулирующихся контурах, но это приведет к непрерывному циклированию в устойчивом состоянии в интегрирующих контурах, таких как контуры уровня, пневматического давления большого объема и контуры температуры партии.

Методы устранения цикла гистерезиса в контурах интегрирования включают:

  • Крепление регулирующего клапана;

  • Размещение интегрирующего контура в каскаде, где внутренний контур представляет собой саморегулирующийся процесс; или

  • Реализация квадрата ошибки в алгоритме интегрального управления.

Установленная характеристика — Ни один контур управления не имеет полностью линейной установленной характеристики. В большинстве контуров с этой нелинейной установленной характеристикой можно легко справиться, используя соответствующий запас усиления при расчете параметров настройки контроллера. В некоторых случаях установленная характеристика в контуре настолько нелинейна, что контур необходимо сделать линейным, прежде чем контур можно будет настроить для оптимальной реакции замкнутого контура при любых условиях нагрузки системы.В этом случае программное обеспечение, такое как Protuner от Techmation, используется для записи выходного сигнала контроллера в процентах и ​​измеряемой переменной в процентах. Эти данные могут быть проанализированы и использованы для определения характеристики кулачка, которая приведет к линейному отклику.

На рисунке показана равнопроцентная установленная характеристика. В отличие от линейных характеристик, когда петля на рисунке настраивается с клапаном на нижнем конце хода, контур станет нестабильным на верхнем конце хода.И наоборот, настройка контура на верхнем конце хода клапана приведет к снижению производительности на нижнем конце хода клапана. Даже когда контур настроен на стабильность при всех нагрузках, нелинейная установленная характеристика приведет к изменению постоянной времени замкнутого контура. Для правильной работы модель замкнутого контура APC необходимо изменять в зависимости от нагрузки.

Компенсирующий кулачок является зеркальным отражением нормированной установленной характеристики. На иллюстрации характеристики кулачка показаны графически и в виде полиномиального уравнения, что позволяет легко реализовать его на выходе контроллера или в качестве цифрового кулачка в цифровом (интеллектуальном) позиционере.Внедрение can линеаризует процесс, а настройка контура будет эффективной при любых условиях нагрузки с дополнительным преимуществом постоянной динамики замкнутого контура в поддержку моделирования APC.

Другие проблемы — Калибровка клапана и размер клапана также являются распространенными проблемами.

В недавнем документе, опубликованном крупным производителем клапанов, говорится, что до семидесяти процентов протестированных установленных клапанов требуют калибровки нуля и диапазона.

Неправильный нуль и диапазон регулирующих клапанов могут привести к различным проблемам управления, которые нелегко решить.Например, если клапан откалиброван для работы в диапазоне от 0% до 100% хода от 10% до 80% выходных сигналов контроллера, существует потенциальная интегральная проблема насыщения. Закрытие может привести к большому и неожиданному перерегулированию и медленному запуску затронутой переменной.

Опыт компании Techmation показывает, что до 30 % клапанов имеют завышенные размеры, а 15 % — недостаточные для установленного применения. Клапаны увеличенного размера обычно плохо работают из-за недостаточного диапазона; Клапаны меньшего размера могут привести к узким местам в производстве.

Проблемы измерения

Инженеры по управлению технологическими процессами обычно понимают первый закон: «Вы не можете контролировать то, что не можете измерить».

При тестировании систем нормативного контроля препятствиям для точного измерения контролируемых переменных препятствуют такие факторы, как:

  • Отсутствие или неправильная установка требуемой постоянной антиалиасингового фильтра в передатчике;

  • Чрезмерный шум в измерительном сигнале;

  • Неправильное использование или чрезмерная фильтрация сигнала;

  • Неверные настройки ПИД-регулятора при наличии фильтрации измерений;

  • Неправильное размещение или монтаж измерительных датчиков; и

  • Неправильная калибровка и масштабирование преобразователя.

Если не будут решены вопросы измерения, оптимальный нормативный контроль будет невозможен, и APC не сможет обеспечить ожидаемое повышение производительности системы.

Проблемы со стратегией управления

Опыт показывает, что до 17% стратегий управления операциями регулирующих органов реализованы неправильно и должны быть переработаны. Следующий пример иллюстрирует результаты изменения типичной стратегии управления для контроля давления в колонне.

Первоначальная стратегия использовала один контроллер с разделенным диапазоном для управления обоими клапанами.Тестирование системы показало, что контур регулирования давления был очень нелинейным при использовании исходной стратегии. Поскольку процесс представляет собой массовый баланс, его динамика является интегрирующей. Как показано на приведенной выше диаграмме «Типичный цикл гистерезиса замкнутого контура в контуре уровня при ПИ-регулировании», любой гистерезис или зона нечувствительности в клапане приведут к непрерывному циклированию в установившемся режиме. Чтобы сохранить первоначальную стратегию управления и сделать ее эффективной, потребуется линеаризация контура в программном обеспечении и замена большой дроссельной заслонки, поскольку она не является прецизионным регулирующим клапаном.

Новая стратегия сохраняет существующий большой дроссельный клапан и регулирует давление в колонке с помощью небольшого точного регулирующего клапана. VPC (контроллер положения клапана) управляет положением большого клапана, чтобы малый клапан оставался в диапазоне. Контур управления VPC представляет собой саморегулирующийся процесс, в котором гистерезис и зона нечувствительности не приводят к зацикливанию. Правильно настроенная новая стратегия управления обеспечивает точное регулирование давления с помощью существующих клапанов без циклов в установившемся режиме.

Результаты оптимизации регуляторного контроля

Плохо реализованные стратегии управления, неисправное оборудование, неправильная настройка, неправильная установка, отсутствие фильтров сглаживания и закон Мерфи — вот условия, которые требуют проведения системного анализа на месте для настройки системы нормативного контроля.

За последние несколько лет инженеры крупной компании использовали анализатор Protuner System Analyzer и процедуры тестирования, полученные от консультантов, для оптимизации работы установок на ряде объектов, но они все еще находят возможности для совершенствования.Это проясняет фундаментальную необходимость добросовестного и последовательного внимания к оптимизации системы нормативного контроля для обеспечения экономической рентабельности APC.

Настройка одиночных и интерактивных контуров определяется на основе анализа фактически установленных динамических передаточных функций отдельных процессов. Параметры настройки определяются на основе компенсации полюсов с адекватными запасами по усилению и фазе, а также требований к коэффициенту демпфирования в зависимости от установленной линейности каждого контура.

Настройка с упреждением основана на реальных моделях динамической передаточной функции процесса и возмущения нагрузки.

Конечным результатом для этого клиента стало улучшение, безопасность и повышение эффективности эксплуатации установок.

Расширенный контроль процесса

Усовершенствованные системы управления внедряются для управления процессом не как отдельных уровней, потоков, давлений или температур, а скорее как каждая переменная связана с производительностью или эффективностью процесса. С точки зрения усовершенствованной системы управления, система управления представляет собой не одноконтурное управление, а оболочку с несколькими переменными, рассматриваемую как многоугольник, каждая сторона которого представляет ограничения давления, температуры и т. д.Внутри конверта процесс постоянно максимизирует эффективность.

Существует большое количество используемых методов, которые подпадают под общую категорию расширенного управления технологическими процессами. Наиболее распространенной, но наименее обсуждаемой стратегией передового контроля является знание оператором и уверенность в том, что система регулирующего контроля работает. Во многих случаях, независимо от того, какая стратегия управления реализована, операторы будут устанавливать отдельные уставки переменных процесса на «безопасные», хотя и не обязательно оптимальные целевые уставки.До тех пор, пока операторы не будут уверены, что система регулирующего контроля способна к безопасной и надежной работе на предельных значениях процесса или вблизи них, фактор безопасности оператора часто будет приводить к нежелательной целостности процесса.

Еще одна продвинутая или оптимизационная стратегия управления — это надлежащее применение регулирующего контроля, разработанного и реализованного для максимизации эффективности работы.

Примеры включают использование насосов с регулируемой скоростью и согласованных стратегий управления, позволяющих системе управления лучше следовать потребностям.Дополнительные широко обсуждаемые стратегии расширенного управления включают динамическое матричное управление, нечеткую логику и управление с несколькими переменными. У каждого из них есть несколько общих черт, в том числе очевидная цель — постоянно корректировать регулирующий контроль, чтобы максимизировать операционную эффективность процесса. Таким образом, успех передовой системы управления напрямую зависит от того, насколько хорошо функционирует система регулирующего контроля.

Многолетний опыт подтверждает, что нет волшебной панацеи для оптимизации системы управления.В некоторых случаях расширенный пакет управления продается как окончательный ответ на снижение изменчивости и повышение эффективности без должного учета работы лежащих в его основе систем регулирующего управления. Ожидания такого рода слишком часто разочаровывают и могут создать неоправданный «синяк под глазом» для управления технологическим процессом.

Большинство систем регулирования при запуске перенастраиваются на работу в установившемся режиме, чтобы скрыть проблемы, связанные с конструкцией и оборудованием, или из-за отсутствия знаний о динамике процессов.Отстройка системы регулирования позволяет избежать «неприятных колебаний», но почти всегда приводит к необходимости постоянно корректировать заданные значения контура регулирования для преодоления сбоев, «вызванных» APC.

Проницательность и приверженность руководства, обученные и мотивированные люди, надлежащие инструменты и простая кропотливая работа над регуляторной частью системы управления образуют необходимую основу для успешного применения APC.

Знания, полученные в ходе тестирования и анализа регуляторных циклов, дают именно те знания, которые необходимы при разработке, применении и настройке моделей APC, и закладывают основу для постоянного совершенствования процессов.

Дэвид Б. Эндер является основателем и президентом Techmation и имеет почти 30-летний опыт устранения неполадок технологических процессов по всему миру. Для получения дополнительной информации посетите www.protuner.com

Комментарии? Электронная почта [email protected]

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этой статье? Вам следует подумать о том, чтобы поделиться контентом с нашей редакцией CFE Media и получить признание, которого заслуживаете вы и ваша компания.Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Что такое замкнутая система управления?

К

Система управления с замкнутым контуром представляет собой набор механических или электронных устройств, которые автоматически регулируют переменную процесса до желаемого состояния или заданного значения без участия человека. Системы управления с замкнутым контуром отличаются от систем управления с разомкнутым контуром, которые требуют ручного ввода.

Контур управления — это система аппаратных компонентов и программных функций управления, участвующих в измерении и настройке переменной, управляющей отдельным процессом.Системы управления с обратной связью широко используются в промышленности, включая сельское хозяйство, химические заводы, контроль качества, атомные электростанции, водоочистные сооружения и контроль окружающей среды. Системы управления с обратной связью обеспечивают автоматизацию в ряде промышленных и экологических условий и регулируют процессы в промышленных системах управления (ICS), таких как диспетчерское управление и сбор данных (SCADA) и распределенные системы управления (DCS).

Системы управления с обратной связью широко используются в различных отраслях промышленности, включая сельское хозяйство, химические заводы, контроль качества, атомные электростанции, водоочистные сооружения и контроль окружающей среды.

В отличие от систем управления с разомкнутым контуром или переключаемых контуров управления, замкнутые контуры не принимают входные данные от людей-операторов. Это означает, что кроме регулировки с помощью систем управления, они работают автоматически и независимо. При управлении с обратной связью действие полностью зависит от переменной процесса. Что касается системы отопления, например, замкнутый контур может поддерживать температуру в качестве заданного значения, автоматически включаясь, когда температура ниже заданного значения. Открытый контроль, напротив, позволил бы людям устанавливать таймеры и мгновенно включать тепло.

Последний раз это было обновлено в декабре 2017 года.

Продолжить чтение О системе управления с обратной связью

Введение в системы управления: система регулирования и управления.

Презентация на тему: » Введение в системы управления: система регулирования и управления.» — Транскрипт:

ins[data-ad-slot=»4502451947″]{display:none !важно;}} @media(max-width:800px){#place_14>ins:not([data-ad-slot=»4502451947″]){display:none !important;}} @media(max-width:800px){#place_14 {ширина: 250px;}} @media(max-width:500px) {#place_14 {ширина: 120px;}} ]]>

1 Введение в системы управления: система регулирования и управления

2  Основные понятия  Примеры системы управления  Проект системы управления

3 11 января 2005 г. 3  Торнадо  Боинг 777 Сильно нелинейная, сложная динамика! Оба способны перевозить грузы и людей на большие расстояния НО Один управляемый, а другой нет.Контроль — это «скрытая технология, с которой вы сталкиваетесь каждый день». Она в значительной степени опирается на понятие «обратная связь».

4  Системы управления являются неотъемлемым компонентом любого индустриального общества и необходимы для обеспечения полезных экономических продуктов для общества.  Техника управления основана на теории обратной связи и анализе линейных систем и объединяет концепции теории сетей и теории связи.Таким образом, инженерия управления не ограничивается какой-либо инженерной дисциплиной, но в равной степени применима к авиационной, химической, механической, экологической, гражданской и электротехнической инженерии. Например, довольно часто система управления включает в себя электрические, механические и химические компоненты.

5  Система  Совокупность компонентов, которые координируются вместе для выполнения определенной функции.  Динамическая система  Система с памятью. Например, входное значение в момент времени t повлияет на выход в будущий момент.  Система взаимодействует с окружающей средой через контролируемую границу.

6  Взаимодействие определяется в терминах переменных. я. Вход системы ii. Выход системы iii. Нарушения окружающей среды

7  Граница системы зависит от заданной целевой функции системы. Функция системы выражается через измеряемые выходные переменные.  Управление работой системы осуществляется с помощью управляющих входных переменных.  На работу системы также неконтролируемым образом воздействуют входные переменные возмущения.

8  Управление — это процесс приведения системной переменной в соответствие с некоторым желаемым значением.  Ручное управление Автоматическое управление (только для машин). Система управления представляет собой взаимосвязь компонентов, образующих конфигурацию системы, которая будет обеспечивать желаемую реакцию системы. Система управления Выходной сигнал Входной сигнал Источник энергии

9  Управление — это процесс приведения системной переменной, такой как температура или положение, в соответствие с некоторым желаемым значением или траекторией, называемой эталонным значением или траекторией.  Например, вождение автомобиля подразумевает управление транспортным средством, чтобы следовать по желаемому пути, чтобы безопасно добраться до запланированного пункта назначения.я. Если вы сами управляете автомобилем, вы осуществляете ручное управление автомобилем. II. Если вы проектируете машину или используете для этого компьютер, то вы построили автоматическую систему управления.

10  Переходная реакция:  Постепенное изменение выходного сигнала от начального до желаемого состояния  Установившаяся реакция:  Приближение к желаемой реакции  Например, рассмотрим лифт, поднимающийся с земли на 4-й этаж.

11  Управляемый компонент или процесс можно представить в виде блок-схемы.  Отношения «вход-выход» представляют собой причину и следствие процесса.  Системы управления можно разделить на две категории: i. Система управления без обратной связи ii. Замкнутая система управления с обратной связью Процесс ВыходВход

12  Система управления без обратной связи использует исполнительное устройство для непосредственного управления процессом без использования обратной связи. Система управления с обратной связью с обратной связью использует измерение выходного сигнала и обратную связь выходного сигнала, чтобы сравнить его с желаемым выходным сигналом или заданием. Исполнительное устройство Выход процесса Требуемый выход Реакция Измерение выхода КонтроллерСравнение процессов Система с одним входом и одним выходом (SISO)

13 Система управления разомкнутой системой ракетной установки

14 Замкнутая система управления с обратной связью Система запуска ракет

15 Измерение желаемого выходного отклика Выходные переменные ControllerProcess Система с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO)

16  Статические или динамические системы. Статические системы состоят из простых линейных коэффициентов усиления или нелинейных устройств и описываются алгебраическими уравнениями, а динамические системы описываются дифференциальными или разностными уравнениями. Системы с непрерывным или дискретным временем: динамические системы с непрерывным временем описываются дифференциальными уравнениями, а динамические системы с дискретным временем — с помощью разностных уравнений.

17 я. Усиление мощности (усиление)  Позиционирование большой радиолокационной антенны с помощью маломощного вращения ручки ii. Дистанционное управление  Роботизированная рука, используемая для сбора радиоактивных материалов iii. Удобство формы ввода  Изменение комнатной температуры положением термостата iv.Компенсация возмущений  Управление положением антенны при наличии сильного крутящего момента ветрового возмущения

18 я. Древняя Греция (с 1 по 300 г. до н.э.)  Регулировка водяного поплавка, водяные часы, автоматическая масляная лампа ii. Корнелис Дреббель (17 век)  Контроль температуры iii. Джеймс Уатт (18 век)  губернатор флайбола iv. Конец 19 — середина 20 века  Современная теория управления

19

20 я.Поджелудочная железа  Регулирует уровень глюкозы в крови ii. Адреналин  Автоматически генерируется для увеличения частоты сердечных сокращений и кислорода во время полета iii. Глаз  Следить за движущимся объектом iv. Рука  Возьмите предмет и поместите его в заданное место v. Температура  Регулируемая температура от 36°C до 37°C

21  На рисунке представлена ​​принципиальная схема регулирования температуры электропечи. Температура в электропечи измеряется термометром, который является аналоговым прибором.Аналоговая температура преобразуется в цифровую температуру с помощью аналого-цифрового преобразователя. Цифровая температура подается на контроллер через интерфейс. Эта цифровая температура сравнивается с запрограммированной входной температурой, и в случае какой-либо ошибки контроллер посылает сигнал нагревателю через интерфейс, усилитель и реле, чтобы довести температуру печи до желаемого значения.

22 Автомобиль и водитель  Цель: контролировать направление и скорость автомобиля  Выходы: фактическое направление и скорость автомобиля  Управляющие входы: дорожная разметка и знаки скорости  Возмущающие факторы: дорожное покрытие и уклон, ветер, препятствия система гидроусилителя руля, тормозная система

23  Функциональная блок-схема:  Реакция времени: Измерение, визуальное и тактильное. Рулевой механизм Водитель автомобиля Желаемый курс движения Фактический курс движения Ошибка + —

24  Рассмотрите возможность использования радара для измерения расстояния и скорости для автономного поддержания дистанции между транспортными средствами. Автомобильная промышленность: регулирование двигателя, активная подвеска, антиблокировочная система (ABS)  Управление ракетами, самолетами, самолетами и кораблями на ходу.

25  Управление, используемое для регулирования уровня, давления и давления в резервуаре нефтеперерабатывающего завода.  Для сталепрокатных станов положение валков регулируется толщиной стали, сходящей с линии чистовой обработки. Система согласованного управления котлом-генератором.

26  Рассмотрим трехосную систему контроля для контроля отдельных полупроводниковых пластин с помощью высокочувствительной камеры.

27 я.Проигрыватели компакт-дисков  Положение лазерного пятна относительно микроскопических ямок на компакт-диске контролируется. II. Система кондиционирования воздуха  Использует термостат и регулирует температуру в помещении.

28 я. Система, установка или процесс  Подлежит контролю ii. Приводы  Преобразует сигнал управления в сигнал мощности iii. Датчики  Обеспечивает измерение выхода системы iv. Опорный вход  Представляет желаемый выход

29 Сенсор Привод Контроллер процесса + + Вход уставки или опорного значения Фактический выход Ошибка Контролируемый сигнал Возмущение Управляемая переменная Сигнал обратной связи + — + +

30 11 января 2005 г. 30  Системы управления полетом  Современные коммерческие и военные самолеты «летают по проводам»  Системы Autoland, беспилотные летательные аппараты (БПЛА) уже существуют  Робототехника  Высокоточное позиционирование для гибкого производства  Удаленные среды: космос, море, неинвазивная хирургия и др. Управление химическими процессами  Регулирование расхода, температуры, концентрации и т. д.  Долговременные масштабы, но только грубые модели процесса  Коммуникации и сети  Усилители и повторители  Контроль перегрузки в Интернете  Управление питанием для беспроводной связи  Автомобильная промышленность  Управление двигателем, управление трансмиссией, круиз-контроль, климат-контроль и т. д.  Седаны класса люкс: 12 устройств управления в 1976 г., 42 в 1988 г., 67 в 1991 г.  И МНОГОЕ ДРУГОЕ…

31 «Правая половина мозга контролирует левую половину тела.Это означает, что только левши находятся в здравом уме…»


автоматические системы управления и регулирования

Автоматические системы управления и регулирования C h em Промышленные процессы

ceics.eu

Sistemas de Regulacin y control automticos In d полосы de pr oc eso qumico

ceics.ЕС

Замена отопительного оборудования в здании «Бонвэн»: по соображениям безопасности и для предотвращения любой внезапной остановки, ввиду устаревания, в работе отопительного оборудования, после нормативных административных процедур, теплообменники в корпусе VI были

[…]

заменен на

[…] вопрос чрезвычайного позыва пса у , и т ч является включая уд е д Система F о RT ч е регуляция о F с ondensa Te сек , автоматического управления д E VI CES, Monito Ri N N г и S E CU Устройства Rity и подключение трубопроводов.

unesdoc.unesco.org

Por motivos de seguridad y para evitar una brusca interrupcin del funcionamiento de las instalaciones de calefaccin provocada por su vetustez, se dio mxima Prioridad al reemplazo de los distribuidores de

[…]

климатическая установка Edificio

[…] VI, COM PR ENDI DOS LO E regulacin E Regulacin E La CO ND Ensacin, Los Meca NI SMOS DE Man Do Automticos, L ОС CUB C 9 C O Ne Xin Y LOS APA RATOS DE Control Y SE GURI да д.

unesdoc.unesco.org

Он также распределил D RA F T T O N M N ​​ Me N T и системы управления и t h e финансовые поправки […]

применяется в рамках Фонда сплочения.

eur-lex.europa.ЕС

Asimismo, дио

[…] CONOCER эль р ро yecto де Reglamento Рыдание г эль ос Системас де GE STIN ярд е управления s como la s correcciones […]

econmicas aplicadas al Fondo de Cohesin.

евро-лекс.Европа.eu

Уже существующие оптические датчики, такие как RA I N и L I GH T Датчики, а также «Адаптивный CR UI 9027 S E Контроль » система ( автоматическая регулировка o f 7 т

7 безопасное расстояние между двумя автомобилями)..]

форма

[…]

является основой для интегративного и функционального расширения с помощью концепций датчика изображения.

hella-press.de

Ya H Oy Los Sensores Pticos Существующие, COMO E E по y Luz , как COM OE L Sistema ADA PTI ve Cru is e Control (regulacin automtica de la dist an cia de […]

seguridad) форман эль

[…]

fundamento para una ampliacin integrativa y funcional a travs de conceptos de sensores de imagen.

hella-press.de

Планируемое количество профилактических проверок по

[…]

первая оценка

[…] описания управления мне н т и системы управления ( RT icle 5 O F Регулирование ( E C) № 438/2001) должен был быть […]

сокращен из-за переутомления или отсутствия описаний.

eur-lex.europa.eu

El nmero previsto de Auditas Preventionas en una

[…]

Primera Evaluacin de las

[…] Описанные PC IONES DE LO S Sistemas D E 0 Esti ESTI N Y AR TCU Lo 5 DE L Reglamento 4 38 /20 01) s e tuvo que […]

reducir a causa bien

[…]

del exceso de trabajo bien de la ausencia de descripciones.

eur-lex.europa.eu

Благодаря La TE S S T 9 E Q UI Pmage, F UL L Y Автоматический , e le Возможно непрерывное производство без оператора и с электронным контролем.

korsch.com

Грасиас а-ля

[…] Tecnologa M S MOD ERN AD E Control y Regulacin E S POS ILE ООН Производство Permential CO MPLET AME NTE Automtica , su per Visada e le ctrnicame nt eys in operario.

korsch.com

Эти аудиты приведут к первой оценке

[…] описания управления мне н т и системы управления ( RT icle 5 O F Регулирование 4 3 8/ 2001) уведомлен в Комиссию […]

Участник

[…]

государств, и составляют основную часть контроля, который будет проведен в 2002 году.

eur-lex.europa.eu

Estas Auditas llevarn и

[…]

Primera Evaluacin de las

[…] Описанные PC IONE S DE S DE LE ОС Sistemas de est st I NY COLL (A RT CULO 5 del Reglamento 438 / 2 001 ) не если icadas […]

а-ля Comisin пор лос

[…]

Estados miembros y constituirn la parte main de los controles que deben llevarse a cabo en 2002.

eur-lex.europa.eu

Hella — первый поставщик

[…]

начали серийное производство трех

[…] системы. Помощник переулок с использованием 24 ГГц RADAR SE NS O R , A CC (Adaptive CR UI S E Управление ) ) F или T H H E Автоматическое регулирование O F D Isance на следующий автомобиль на основе инфракрасного датчика Technol OG y , и a re Система камер заднего вида.

hella-press.com

Грунтовка Como, Hella ha

[…] Продукция ID O YA TRE S Sistemas E E N SE RIE: A Sistente de Cambio de Carrile Sensrica de Radar de 24 ГГц, ACC ( DA PTIV E CR UI SE SE AL AL A REGULACI N Automtica D E DIST ANCI Anci AS Basada EN Tecnologa de Inf RA rroj os y un sis te ma de […]

cmara de Marcha atrs.

hella-press.com

Автомобили E L E EC трикальные элементы управления для дома HO L D и S I MI Lar используют — часть 2-5 : Конкретные требования F o R 9 E L EC Trical BU RN E R R Системы управления

EUR-LEX.Европа.eu

Диспозитивос

[…] DE CONT RO L EL CTR ICO Automtico PAR AU So DOM STI CO y Lo RT PA RT е 2-5: Requisitos Парти у.е. лары PA ¯ra Лось SISTĒMAS де управления эль СУУ ICO automtico де лос Quem объявление руд.

eur-lex.europa.eu

Наши поезда установлены Wi T H T T H по Предоставляются компьютеризированные S PE E D Управления и м a ke можно взять […]

преимущество

[…]

энергии вырабатывается при торможении, повторно включающем его в сеть.

метромадрид.es

Nuestros тр ены INCORP или SISTĒMAS automticos Q у.е Ajust informticamente су v eloci папа у дие ADEM s разрешен […]

апровечар ла энергии

[…]

generada en la frenada de los mismos para su reincorporacin a la red.

метромадрид.es

Mondragn Системас является а системы е п ги ковой инженерии компания specialisin г я п Автоматика , Я ustrial Compu ти л г и Т е ль связи Офф п п г управления , регулирование , s up проверка и обработка информации […]

решений.

mondragoncorporation.com

Пн др AGN Системас эс у на в GE Нир объявлений е Системас е Спецификация IALI ZAD ан Automtica, я Н.Ф. ОРМ ТИКА I ndus тр МВЛ у Тел ес omunicaciones Que Integr Солу Цион эс де управления , регулацин, su per vis in y tra ta miento […]

информации.

mondragoncorporation.com

Кроме того, все сервисы, присущие этому типу

[…]

строительства —

[…] installatio n O F F , F IR E IC IC E S Системы с ll будет исполнен.

abengoa.es

Asimismo se relizarn todos los servicios

[…]

врожденный тип

[…] construccin, в ул alaci н де regulacin у maniobras, DET ес CIN де Incendio, antiintrusi см Oy Serv Icio с вспомогательные .

abengoa.es

Т ч е управления системы л ло WS ма ки п г автоматический м у ч безопасности личных операций, достижение более высоких уровней безопасности для сотрудников, поставщиков, cli en t s и v i i

bosch.com.mx

L ОС Sistemas de Control P ER Mite Nu N AU N AU N AU Matizar Mouseas de Las Operaciones Del Private de Vigilancia, Либердоло де Tareas Para Как Alcanzar Mainores Niveles de Seguridad a Los Empleados, доказательство или es, c лжи nte syv isi tan tes .

bosch.com.mx

Пара- LL е л системы управления и с О р-р ECT И.О. н сек регулирование , Регулирование ( E C) № 1386/2002, был принят […]

Комиссией в июле

[…]

2002 г. для Фонда сплочения, который, как и структурные фонды, после присоединения будет действовать и в новых государствах-членах.

eur-lex.europa.eu

U п Reglamento ра ра LELO так Зав Системас де контроль у с Orre cciones, эль Reglamento Е ) № 1 386/2002, […]

Fue Adapado por la Comisin

[…]

en julio de 2002 para el Fondo de cohesin, que al igual que los Fondos estructurales despus de la adhesin tambin van a operar en los Estados miembros.

eur-lex.europa.eu

Современные D RI RI E E E 9 9 г U AR Antee Si MP L E 9 S A E E E H H 9 0 C L ОС в случае пожара или вырезания мощности.

teckentrup.biz

L OS Modern OS Sistemas de AC CIO Namientos y Automatismos G AR Antizan La Ms Fcil Manejab IL IDAD y un ER VICIO Seguro de la Pue RT N CO N CO N CI E ER C Re ASO de NC Endios, […]

incluso en caso de cortarse la corriente.

teckentrup.biz

Должностные лица или агенты Комиссии могут проводить выборочные проверки, включая выборочные проверки,

[…]

в отношении

[…] Проекты, финансируемые под гоб I S Regulation и м A Y Explate T H E млн. e как ures установлено […]

национальных властей,

[…]

, который информирует Комиссию о мерах, принятых с этой целью.

eur-lex.europa.eu

Los funcionarios o agentes de la Comisin pueden controlar in situ, incluidos los llevados a cabo por muestreo, los

[…]

финансовые проекты

[…] AL AM PA RO DE LC ITA ITA DO REGLABTO Y PUE DEN Examei NAR 9 LO S Sistemas D E Control YL как медид как адоптадас […]

por las autoridades

[…]

nacionales, quienes informarn a la Comisin de las medidas tomadas a este respecto.

eur-lex.europa.eu

Использование веб-листа Wi T H 9 9 Gist E R и системы управления T h at гораздо быстрее настройте соответствующий цветовой слой и сгенерируйте […]

гораздо меньше макулатуры.

eur-lex.europa.eu

Эль Эмплео де ООН

[…] alimentador де р ар эль д otad О де Системас automticos де рег является тро у управления д ие всего la capa de color que se desea con mucha mayor rap id ez y ge ne побежал мучо […]

остатки бумаги.

eur-lex.europa.eu

Включая замену светильников на двух производственных линиях, установку

[…] теплообменники

для

[…] пара Generat И.О. н , и с ж это подбородок г т О автоматического управления О ф т он компрессор вентиляционен ти о н и т ч х кондиционеров и п п г системы .

henkel.es

Incluan el cambio de iluminacin fija en dos lneas de produccin, la instalacin de

[…]

intercambiadores de calor por

[…] Generad или ES, i El PA EL PA So Leatro L Automtico D AV AV Enter AC в Del C OM PRS или y l os sistemas de a ire acon di cionado.

henkel.es

В Additio N N N N N Автоматическая система управления H A S были построены для электрических нагрузок для включения эксплуатации на Secon DA R y регулирование s e rv рынок льда.

eur-lex.europa.eu

Для другой стороны,

[…] se ha r r zado u u n sistema d E CON TR OL Automtico de LL AS Carga S Elctricas que. el mercado de los s ervic ios de regulacin sec и aria .

eur-lex.europa.eu

Внедрение централизованного тра и далее я гр управление , автоматический т г д.в. п Protec ти О н систем , , 9 или E или E E S 9 S и 9 o 9 o Rn Управление безопасностью по безопасности сократили уровень забореждений […]

за последние 30 лет.

eur-lex.europa.eu

Ла INTR од UCCI е Sistemas с ENTR alizad ос d е управления д е тр Фико, де Sistemas Automticos Pro Pro TECCI N Deenes, De Vehculos MS Устойчивы к LOS IM PA CTOS y de Na Гистин […]

модерна де ла сегуридад

[…]

га редусидо значительный эль-нмеро де авариес ан лос лтимос 30 аос.

eur-lex.europa.eu

Монтаж п О F Системы из автоматического управления ф О т выключая Li GH т с и e q ui укажите, когда они […]

не используются.

cprac.org

I NS NS AR AR Sistemas de Control Automticos P ARA EL EL UCE SYE QUI POS CUR DO No Se [. ..]

estn utilizando.

cprac.org

Стационарные системы пожаротушения. Компоненты для газа

[…] Exittuis HI N G г Systems PA RT 1: Требования и тестовые методы для электромобилей ELL IC A L Автоматический контроль и d e la y устройства

eur-lex.europa.eu

Parte 1: Requisitos у mtodos де ensayo пара лос г ispos ITI Вос automticos эль ctrico сек -де-контроль у повторно Тард или .

eur-lex.europa.eu

Он также объединяет операции по дилингу

[…] чрезвычайные ситуации, тр и далее я с регулирования и О т ч е г Система е кв ui pped wi t h управление a n d d 7 процедурная логика..]

преобразовать его в сложную систему управления этой транспортной сетью.

метромадрид.es

Adems concentra todos las operacionesde

[…]

эксплотацин для афронтара

[…] EMER GE ncias , л regulacin д и др Renes у OT ро сек Системас d OT ADOS де л Gică sd e control y pr ocedi mi ento que […]

los convierten en un comple jo sistema de gestin de esta red de transporte.

метромадрид.es

Необходимо сосредоточить внимание на темах, связанных с криминализацией незаконной финансовой деятельности,

[…]

отмывание денег и замораживание

[…] И конфискации активов, а до т H E O F Lterdative Remitt AN C E Systems ( х ав увы).

daccess-ods.un.org

Se debera prestar especial atencin a los asuntos relacionados con la tipificacin como delito de las actividades financieras ilegales, el blanqueo de dinero, la

[…]

конгелацин и инкаутацин

[…] De AC Ti VOS Y La je ye l Control D E Lo S Sistemas A S NT ERNA Tivo S de envo de Memes как (хавала) .

daccess-ods.un.org

Регулирование 1 4 : Автоматическая сек р п п кл е г и F я повторно ла г м и F я повторно DETEC ти о н систем ( M и ход IIF)

eur-lex.Европа.eu

Regla 14 : Sistemas automticos де г OCIA DORE сек, крыловидные ма г де teccin де вкл ан Dios (Mtodo IIF)

eur-lex.europa.eu

25. Указывает, что доля управленческой деятельности в парламенте

[…]

в 2005 году все еще был

[…] Современный, чтобы приспособиться к новым требованиям финансового CI A L , S et Ting N E W Контроль Системы , , M ET Hodolo Gi E S и W O RK ING INT Methods, разработка программ обучения и установления […]

новые линии ответственности

europarl.europa.eu

25. Indica que una parte de la actividad de gestin del Parlamento en 2005 an se

[…]

предназначен для адаптера

[…] Нуэвос повторно Цюй ИСИТО SD эль Reglamento фи нан ciero, establecer ню эв Os SISTĒMAS де управления , м ЕТО Dogas y MTOD OS ОС ОС , Confeccianar Nuevos Programas de Form AC в y st ab Lecer […]

nuevas lneas de responsabilidad

europarl.europa.eu

Как ведущий поставщик продукции для

[…]

Солнечная электроника, Steca устанавливает

[…] Международный стандарт для T H E E 9 O F S Olar EN ER г Systems .

stecaelektronik.bg

Комо empresa der en el suministro de

[…]

продукты для солнечной энергетики, Steca

[…] Marca PA utas utas utas la Regulacin y Regulacin y La La Ener Ga Солнечная A N A N IVel в Ternacional.

stecaelektronik.bg

Это здание будет оснащено LA TE S T 0 E N Er г Y F O R HEA Ti N G г и A I R Кондиционирование, вода, освещение и, без необходимости сказать, […]

лучших подключений к сетям передачи данных.

portodomolle.com

Este edificio se

[…] DOTAR D E LOS M S Avanza DOS Sistemas de CONTEMAS DE CO CO NSUM O DE E Nerga Para La Cale FA CCI nya ire ac ondicionado, agua, ilumina ci ny, d es de luego, […]

las mejores conexiones a las redes telemticas.

portodomolle.com

AUGI INTHE ATOM на E D D 9 H E Автоматическое регулирование O F T он преобразование [ …]

процессов присущих

[…]

, оптимизируя эффективность каждого этапа.

en.augi.es

AUGI IMP LE ME EN E E L Sistema de Control A UTO MAT IZA DO, LA REGULACIN AUT NO MA D и процессов […]

врожденная трансформация

[…]

a la factoryacin, optimizando el rendimiento de cada clula.

ес.ауги.эс

Самый актуальный

[…] Аспекты, связанные с внутренним контролем INFORTA Ti O N R ET H E Автоматический контроль A C C Ti Ti E S S и T H H E Процесс управления информационной системой, все [.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.