Лекция 1

1. Цели и задачи автоматизации производственного процесса. Понятие об автоматическом контроле, регулировании и управлении.

Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса, создаётся АСУ ТП

Цели автоматизации

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

Повышение эффективности производственного процесса.

Повышение безопасности производственного процесса.

Задачи автоматизации и их решение

Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:

Улучшение качества регулирования

Рекомендуемые материалы

Повышение коэффициента готовности оборудования

Улучшение эргономики труда операторов процесса

Хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

внедрения современных методов автоматизации;

внедрения современных средств автоматизации.

Автоматическое регулирование - область исследования и теоретическая основа для механизации и автоматизации, с использованием инженерных и математических методов. Основное понятие - понятие системы, которая должна управляться, как то руль, пропеллер или вся баллистическая ракета. Системы, изучаемые в пределах автоматического управления, являются, главным образом, линейными системами.

Регулятор, такой как термостат является типичным примером устройства, рассматриваемого в рамках теории автоматического управления.

Система управления — систематизированный набор средств влияния на подконтрольный объект для достижения определённых целей данным объектом. Объектом системы управления могут быть как технические объекты, так и люди. Объект системы управления может состоять из других объектов, которые могут иметь постоянную структуру взаимосвязей.

Системы управления с участием людей как объектов управления зачастую называют системами менеджмента.

Техническая система управления — устройство или набор устройств для манипулирования поведением других устройств или систем.

Объектом управления может быть любая динамическая система или её модель. Состояние объекта характеризуется некоторыми количественными величинами, изменяющимися во времени, то есть переменными состояния. В естественных процессах в роли таких переменных может выступать температура, плотность определенного вещества в организме, курс ценных бумаг и т. д. Для технических объектов это механические перемещения (угловые или линейные) и их скорость, электрические переменные, температуры и т. д. Анализ и синтез систем управления проводится методами специального раздела математики — теории управления.

Системы управления разделяют на два больших класса:

Автоматизированные системы управления (АСУ) — с участием человека в контуре управления;

Системы автоматического управления (САУ) — без участия человека в контуре управления.

1. Основные элементы структурных схем автоматического регулирования: объекта регулирования, автоматического регулятора.

Структур схема объекта регулир.

            На ход ОР поступ велич Хвх которые включ в себя внеш возмущ возд (z) и регулир возд (y). На вход объекта поступ две велич z и y по разным каналам. Возмущ возд z назыв воздейств выводящее объект из сост равновес. Регулир возд представ собой возд с востанавлив прежней равновес или перевод его в новое сост равновесия.

            Объект регулиров может быть разделен на более простые элементы, отлич по выполняемым функциям: регулир участок; чуствит элемент, дающий информ о значении регулир велич; регулир орган предназнач для реализ регулир возд Y; так же  преобраз элемент который позвол получить выходную велич чуствит Эл-та более удобной для дальнейшего использ в форме по величине или физ природе.

Структур схема автоматич регулятора.

            На структур схеме имеется одна вых величина Y (регулир возд) и две входные: регулир велич Х и заданное знач регулир велим Хо. Величины Х и Хо сравнив между собой  на элементе сравнения и выраб одна входная велич  назыв отклонение регулиров. Её так же назыв ошибкой регулиров она имеет размер регулиров величины Х.

            Регулятор состоит из нескольких функциональных элементов и включ в себя задающий эл-т позволяющий вручную  задать значение регулир величины. Сравнив эл-т вырабатыв величину отклон , преобраз эл-т преобраз велич отклон  в соотв с зак-ом регулир. И исполнит механизм предназнач для оказания регулир возд на объект.

1. Классификация АСУ по методу управления.

            По методу управления АСУ подраздел на системы не приспосабл к измен условий работы объекта регулирования и приспосаблив или  адаптивные системы.

            Не приспосабливающиеся САР раздел на три группы: 1)стабилизир системы, обеспечивающие поддержание регулир величины на пост заданном значении (например поддержание заданного значения расхода воздуха на дутье в доменной печи); 2)программные системы, обеспеч измен регулир величины во времени по заданной программе (например изменение расхода кислорода по ходу продувки в конвкторе); 3)следящие системы, обеспеч измен регулир величины во времени по заранее неизвестной программе и опред какой либо другой величиной произвольно меняющ во времени (например регулир соотнош топлива-воздух).

            Приспосаблив или адаптивные АСУ это такие системы в которых параметры управления устройств или алгаритмы управления автоматически и целенаправленно изменяются для осуществления оптимального управления. Приспосабливающиеся системы разделяют на три группы: системы с самонастройкой структуры; системы с самонастройкой параметров; системы экстримального регулирования.

1. Классификация АСУ по характеру использования информации

            По характеру использования информации САР и АСУ раздел на замкнутые и разомкнутые системы.

            Замкнутые системы или системы с регулированием по отклонению, используют текущую рабочую информацию по выходным величинам определяя отклонение ругелируемой величины от заданного значения и принимая меры к устронению этого отклонения.

            Разомкнутые САР не использ рабоч информацию о регулир велич (нет обратной связи), а регулирование осущ на основе информации о вход величинах. Разомк САР подраздел на системы с жесткой программой и с регулированием по возмущению. Пример сист с жесткой программой может служить сист автом пуска и остановки комплекса мех, в котором должна выдерж опред последов работы. Системы регулир по возмущению используют информ о вход величинах (возмущающ) и приним меры чтобы указанные возмущ не оказали влияния на выход велич, т е компенсир возмущение. Такие системы назыв системы с компенсацией возмущения или инвариантными системами.

1. Классификация регуляторов автоматических систем управления по способу действия и характеру воздействия на объект регулирования.

            По способу действия: прямого и косвенного. Система прямого действия регулир возд создается регулир элементом непосредств возд на исполнит орган. В системах косвенного действия измер элемент возд на исполнит орган через усилительный элемент получающий питание от постороннего источника энергии.

            По характеру воздействия на объект АСУ: непрерывные и прерывистые (дискретные).  В регулир непрерыв действия регулир  сигнал подается на исполнит элемент непрерывно при наличии отклон регулир величины от заданного значения. В непрерывных АСУ работают регуляторы, которые реализуют 5 непрерывных законов регулирования. В прирывистых АСУ информ и регулир воздействия появл только в определенный момент времени. Дискретные АСУ подраздел: на релейные, импульсные и цифровые. В релейных регуляторах выходная величина скачкообр измен при опред знач вход величины.

Ещё посмотрите лекцию "Пользователи банков данных" по этой теме.

 В импульсных регуляторах при непрерыв изменении входной велич, выход велич появл только в опред дискретный мом времени.

Цифровые системы – это цифровые измерит приоры, микропроц регуляторы, цифровые вычислительные машины.

1. Обыкновенные системы автоматического регулирования.

            Неприспасабл АСУ наиболее простые системы не измен своих параметров и структуры в процессе управления. Практич все САР относ к неприспосабл системам. Для этих систем на основе информ сущ до начала работы заранее рассчитывают параметры и выбирают структуру управления для типовых или наиболее вероятных условий ее работы. Неприспосабл САР раздел на три группы: (смотри вопрос №3).

1. Самонастраивающиеся системы автоматического регулирования.

            В системах с самонастр парам при измен внеш условий или характера регулир объектов происходит автоматич ихмененияе параметров системы управления (измен коэф усилия, измен законов регулир с целью обеспеч устойчивой работы системы и поддержания величины на заданном оптим уровне). Система с самонастройкой структуры при изменении внеш условий и характер. объектов регулир проиходит измен алгаритмов управления (переключ элементов структуры или введение в нее новых элементов). Выбор структуры осущ путем автоматич поиска с применением вычислит и логич операций, которые назыв алгоритмом управления. Работа самонтсраив АСУ реализ с помощью ЭВМ, для работы которы требуется программное обеспеч, т. е. совокупность методов, моделей и алгоритмов восприн машиной. В таких АСУ роль человека заключ в опред цели управления и программы работы ЭВМ, обеспечвающейдостиж цели. Такие системы относ к АСУ ТП (автоматизир сист управления технологич проц).