ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И САУ. Основные понятия и определения

Задача автоматизации состоит в осуществлении автоматического управления различными техническими процессами.

Технологический процесс можно расчленить на более простые, связанные между собой процессы и выделить, таким образом, рабочие операции, результатом которых является преобразование материала, энергии, информации, и операции управления, обеспечивающие задание режимов.

Рабочие операции сопряжены с затратами энергии и если их выполняет человек, то затрачивается его физическая сила. Замена труда человека в рабочих операциях работой машин называется механизацией.

Совокупность операций управления образует процесс управления. Под управлением понимают такую организацию того или иного процесса, которая обеспечивает достижение определенной цели. На операции управления затрачивается интеллектуальный труд человека.

Замена труда человека в операциях управления действиями технических управляющих устройств называется автоматизацией. Техническое устройство, выполняющее операции управления без непосредственного участия человека, называется автоматическим устройством.

Совокупность технических средств, выполняющих данный процесс, является объектом управления. Совокупность средств управления и объекта образует систему управления. Система, в которой все рабочие операции и операции управления выполняют автоматические устройства, называется автоматической. Система, в которой автоматизирована только часть операций, называется автоматизированной.

Частным случаем управления является регулирование. При регулировании координаты процесса (давление, температура, расход, положение) поддерживаются на заданном значении с помощью специальных устройств – автоматических регуляторов. Совокупность автоматического регулятора и регулируемого объекта образует систему автоматического регулирования. Объекты управления и регулирования по своей физической природе разнообразны, но принципы построения систем управления и регулирования неизменны для всех объектов.

Для изображения системы автоматического управления (регулирования) используют структурные схемы, в которых элементы системы изображают в виде прямоугольников, а связи между элементами – стрелками, показывающими направление передачи сигнала (рис. 1.1а, б).

Рис. 1.1. Примеры изображения объектов с входными и выходными сигналами:

а) один элемент системы; б)несколько элементов системы;

в) односвязный, характеризуется наличием векторов с одной координатой;

г) многосвязный, характеризуется несколькими взаимосвязанными координатами

Любой элемент системы (рис. 1.1в, г) характеризуется входной координатой (сигналом) и выходной координатой y(t), которая зависит от входного сигнала. Входная координата может быть управляющей (регулирующей) – x(t) и возмущающей – f(t). Возмущающее воздействие f(t)вызывает отклонение управляемой (регулируемой) координаты от заданного значения. Управляющее (регулирующее) воздействие x(t) служит для поддержания регулируемой координаты y(t) или задания управляемой координаты в соответствии с некоторым законом управления.