Понятие об автоматическом и автоматизированном управлении

Управление каким-либо объектом ¾ это процесс воздействия на него с целью обеспечения требуемого течения процессов в объекте или требуемого изменения его состояния.

Управление, осуществляемое без участия человека, называется автоматическим управлением.

Управление, осуществляемое с помощью технических средств с участием человека, называется автоматизированным управлением.

Под объектом управления (ОУ) в общем случае понимают совокупность взаимосвязанных технических средств и биологических объектов, которыми необходимо управлять для достижения цели. В частном случае ОУ может содержать только технические устройства или только биологические объекты.

Техническое устройство, с помощью которого осуществляется автоматическое управление объектом, называется управляющим устройством (УУ).

Совокупность объекта управления и управляющего устройства образует систему автоматического управления (САУ).

Параметр ОY объекта, которым управляют, называется управляемой величиной.

Воздействие, которое прикладывается к ОУ со стороны УУ для изменения управляемой величины, называется управляющим воздействием на объект.

На состояние ОУ и УУ влияют воздействия, которые вызывают изменение управляемой величины, мешая процессу управления. Такие воздействия называют возмущающими воздействиями.

На УУ подают (программируют) воздействия, которые определяют цели управления. Такие воздействия называются управляющими,или задающими воздействиями на систему.

Общая функциональная схема САУ имеет вид, показанный на рис. 1.1.1.

Рис. 1.1.1 Общая функциональная схема САУ

 

На функциональной схеме (рис.1.1.1): Y ¾ вектор управляемых величин; Y_З ¾ вектор управляющих воздействий на систему; X_У ¾ вектор управляющих воздействий на объект; F ¾ вектор возмущающих воздействий. Связи, показанные на рис.1.1.1 штриховыми линиями, присутствуют не во всех типах систем.

 

Виды систем автоматики

Автоматизированная система управления (АСУ) ¾человеко-машинная система, осуществляющая сбор, обработку информации и управление объектом на основе этой информации.

Частным случаем АСУ является АСУ технологическими процессами (АСУ ТП), осуществляющая управление производственными технологическими процессами.

В настоящее время АСУ реализуются в основном на базе контроллеров и ПЭВМ.

Система автоматического управления (САУ) ¾система, осуществляющая сбор, обработку информации и управление объектом без непосредственного участия человека.

Система автоматического контроля ¾ система, обеспечивающая автоматический сбор и обработку информации о ходе технологического процесса на объекте и его техническом состоянии и выдачу этой информации оператору в визуальном или звуковом виде.

Система автоматической защиты ¾ система, обеспечивающая автоматический сбор и обработку информации о ходе технологического процесса на объекте и его техническом состоянии и автоматическое предотвращение недопустимых режимов работы и аварий на объекте.

Вышеперечисленные системы могут быть интегрированы в любом сочетании.

 

Особенности и значение автоматизации сельскохозяйственного производства

Основной особенностью является наличие в ОУ биологической составляющей, что обязательно необходимо учитывать при разработке и эксплуатации системы.

Другой особенностью является обязательная экономическая обоснованность проекта, а также обоснованность проекта с точки зрения экологии и безопасности производства.

Значение автоматизации заключается, прежде всего, в обеспечении оптимального хода технологического процесса, за счет чего достигается наиболее эффективное использование всех видов ресурсов ¾ энергетических, водных, кормовых и т.д., в улучшении качества и увеличении количества продукции. Автоматика также решает зачастую проблему экологической и производственной безопасности объекта, увеличивает производительность труда. Улучшение условий труда и культуры производства за счет автоматизации имеет огромный социальный эффект.

К настоящему времени оптимизация хода технологических процессов за счет систем автоматизации на всех стадиях сельскохозяйственного производства ¾ обработки почвы, посева, внесения удобрений, ухода за посевами, уборки, производства и приготовления кормов, кормления, производства молока, переработки и хранении продукции и т.д. ¾ привело в аграрно-развитых странах к решающему повышению эффективности производства.

Большое значение имеет также то, что автоматизация повысила конкурентоспособность малых производств при сохранении их организационных и экологических преимуществ.

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Функциональные схемы

Функциональная схема системы ¾ это наглядное графическое изображение системы в виде взаимосвязанных элементов, выполняющих определенную функцию.

Элементы функциональной схемы изображаются прямоугольниками, а связи между ними указываются линиями со стрелками, соответствующими направлению прохождения сигнала. Вместо термина «сигнал» используют также термин «переменная», «входное воздействие» и «выходная величина».

Наименование функционального элемента в сокращенной форме указывается внутри соответствующего прямоугольника. Над линиями связи указывают обозначение сигнала. Под схемой или в тексте сокращения и обозначения расшифровываются. Рассмотрим пример.

На рис. 2.1.1 приведена упрощенная схема системы автоматического регулирования (САР) температуры в животноводческом помещении.

 

Рис.2.1.1 Упрощенная схема САР температуры в животноводческом помещении

 

Система стабилизирует температуру в помещении в зимний период за счет изменения температуры приточного воздуха, которая регулируется путем изменения расхода горячей воды через водяной калорифер. Основное возмущающее воздействие ¾ изменение температуры наружного воздуха. Датчик температуры воздуха внутри помещения ¾ термометр сопротивления R _Д. Устройством сравнения является мост.

Функциональная схема этой системы приведена на рис. 2.1.2.

 

Рис. 2.1.2 Функциональная схема САР температуры в животноводческом помещении:

З ¾ задатчик (R ₁); СУ ¾ сравнивающее устройство (мост); У ¾ усилитель; Дв ¾ двигатель; Р ¾ редуктор; В ¾ вентиль; ОУ ¾ объект управления; Д ¾ датчик (термометр сопротивления); Q_з ¾ заданная температура; R ₁ ¾ сопротивление задатчика; U_м ¾ напряжение на выходе моста; U_у ¾ напряжение на выходе усилителя; j_дв ¾ угол поворота вала двигателя; j_р ¾ угол поворота вала редуктора; Q_в ¾ расход горячей воды; Q ¾ температура в животноводческом помещении;

Q_н ¾ наружная температура; R_д ¾ сигнал датчика