Основні поняття автоматики
Основні поняття автоматики
Автоматика - це галузь науки і техніки, що вивчає теорію і принципи побудови систем управління об'єктами, що функціонують без безпосередньої участі людини.
Причиною управління є досягається мета управління. Під метою управління розуміють зміну в часі значень координат об'єкту управління, при яких досягається бажаний результат його функціонування.
Цілі управління можуть бути різними. У найпростіших випадках мета може полягати в забезпеченні сталості вихідної координати об'єкта управління і являти собою легко вимірювану фізичну величину. Наприклад, сталість температури, вологості і т.п. У більш складних випадках мета управління може складатися в одночасному пов'язаному регулюванні відразу декількох вихідних координат об'єкту, причому деякі координати можуть технологічними, економічними та іншими параметрами функціонування об'єкта. Наприклад, мінімум витрат енергії на здійснення процесу, мінімум собівартості продукції, максимум продуктивності і т.п.
Залежно від кількості цілей управління розрізняють одноцільові і багатоцільові об'єкти.
Якість функціонування об'єкта управління оцінюють по його вихідний величиною, яку називають керованою величиною Y (t). За її зміни в часі оцінюють ступінь досягнення мети управління. Найбільш простим показником якості управління є відхилення вихідної координати об'єкта від бажаного значення.
ОУ знаходиться під безперервним впливом зовнішніх впливів, що обурюють F (t), що прагнуть змінити стан об'єкта і відхилити керовану величину Y (t) від бажаного значення X0.
Для управління об'єктом, необхідно мати регулюючий орган РО, за допомогою якого можна змінювати стан об'єкта, тобто впливати на його керовану величину Y (t). Вплив регулюючого органу на об'єкт управління називається вхідним або керуючим впливом U (t).
Управління об'єктом - це навмисне вплив на нього, що забезпечує досягнення заданого значення керованої величини. Управління може бути ручним і автоматичним.
Ручне керування
При такому управлінні оператор вимірює поточне значення регульованої величини Y (t), порівнює його із заданим значенням X0 і в залежності від неузгодженості? (T) = Y (t) - X0 переміщає регулюючий орган РО, змінюючи керуючий вплив U (t) на об'єкт управління.
Недоліками ручного управління є:
- оператор не в змозі безперервно спостерігати за технологічним процесом, отже, можливі запізнення в процесі регулювання і, як наслідок, відхилення керованої величини Y (t) від бажаного значення;
- оператор сам визначає як величину, так і закон перестановки регулюючого органу, а значить, можливі помилки, які залежать від досвідченості оператора.
Таким чином, ручне управління пов'язане зі значними помилками регулювання.
Щоб помилки регулювання не привели до шлюбу продукції оператор змушений підтримувати режимні параметри процесу, як правило, нижче максимально допустимих значень, що призводить до зниження інтенсивності протікання процесу і продуктивності обладнання. В іншому випадку (наприклад, при перегріванні насіннєвого зерна) можливий масовий брак продукції і значних економічних збитків.
автоматичне регулювання
Система працює наступним чином. Сигнал з виходу об'єкта управління ОУ, виміряний вимірювальним елементом (датчиком) ІЕ, надходить в порівнює елемент СЕ, де він порівнюється з бажаним значенням X0 керованої величини. Сигнал неузгодженості? (T) = Y (t) -X0 надходить в регулятор Р, який в залежності від значення і знака неузгодженості виробляє керуючий сигнал U (t), під дією якого регулюючий орган РО змінює потік енергії або речовини в об'єкт управління ОУ, тим самим змінюючи його керовану величину Y (t).
Таким чином, при відхиленні регульованої величини від заданого значення в системі автоматично з'являється керуючий вплив усуває це відхилення.
Регулятором називають пристрій, що здійснює вплив на керований об'єкт відповідно до закладеного в ньому алгоритмом управління.
Сукупність об'єкта управління і автоматичного регулятора називають системою автоматичного регулювання САР.
Важливо відзначити, що принципи побудови систем автоматичного управління залишаються однаковими незалежно від природи регульованої величини і конструктивного виконання регуляторів.