Понятие об управлении

Цели и принципы управления

Лекция 2

Управлением называется любое действие, вносящее желаемые изменения в процесс, подлежащий управлению. Под процессом понимается нечто, изменяющееся качественно или количественно во времени. Процессы протекают в объектах различного вида. Объекты бывают технические, экономические, биологические, человеческие коллективы и т.д. Нас интересуют технические объекты и технологические процессы, протекающие в этих объектах.

Желаемое изменение процесса, имеющего место в объекте, определяется целью управления. Цели управления весьма разнообразны.

Объектомуправления или управляемойсистемой называется техническое устройство, выходные параметры которого необходимо изменять по желаемому закону. Выходные параметры объекта управления называются выходными величинами или управляемыми величинами.

Все внешние воздействия, оказывающие влияние на ход управляемого процесса, другими словами, на объект управления, можно разделить на полезные и «вредные».

Полезные внешние воздействия, которые дают возможность обеспечить протекание процесса в нужном русле, называются управляющими воздействиями. Это контролируемые воздействия, приложенные к объекту управления, позволяет изменять ход процесса в желаемом направлении. За их счет реализуется цель управления.

Обычно другие «вредные» внешние как контролируемые, так и неконтролируемые воздействия, изменяющие состояние объекта нежелательным образом, называются возмущающими воздействиями. Почему происходят нежелательные отклонения, причем неопределенные?

В случае корабля положение руля и мощность сигналов, поступающих на двигатели, являются управляющими воздействиями. Их изменение приводит к желаемым значениям некоторых выходных сигналов, например курса и скорости движения. Ветер, волны и течение являются возмущающими воздействиями, т.к. они стремятся нежелательным образом повлиять на управляемые величины: местоположение, курс и скорость корабля. Кроме того, возмущения вызывают усиление таких движений корабля как бортовая и килевая качки, вертикальное перемещение.

В общем случае связь между управляющими воздействиями, возмущающими воздействиями, объектом управления и управляемыми величинами показана на рисунке ниже.

В зависимости от способа формирования управляющего воздействия различают:

1. Ручное управление. Осуществляется оператором, недостатки: низкая точность, малое быстродействие.

2. Автоматизированное управление. Осуществляется оператором с помощью ЦВМ. При этом оператор принимает решения, анализируя результаты, получаемые от ЦВМ, ЦВМ выступает как советник. Другое название - супервизорное управление.

3. Автоматическое управление. Осуществляется техническими средствами без непосредственного участия человека. Самодействующее управление.

Техническое устройство, с помощью которого осуществляется автоматическое управление, т.е. вырабатывается управляющее воздействие, называется управляющим устройством. (УУ) или регулятором.

При автоматическом управлении УУ соединяется с объектом управления. Совокупность взаимосвязанных между собой объекта управления (ОУ) и управляющего устройства (УУ) называется системой автоматического управления (САУ).

Информация о цели управления вводится в САУ с помощью задающего воздействия.

В общем случае все эти воздействия и САУ связаны между собой, как показано на рис. выше, и являются векторными сигналами.

Пример.

Пусть объект управления: помещение. Управляемая величина: температура.

Нужно обеспечить стабилизацию температуры, чтобы она была постоянной. Возмущающие воздействия – окружающая среда оказывает влияние через окна и стены (температура горячей воды, температура окружающего воздуха, направление и скорость ветра).

1. Ручное управление.

Управляющее воздействие – изменение расхода горячей воды с помощью вентиля (управляющего органа), степень открытия вентиля.

2. Автоматическое управление. Первое требование для управления (регулирования) температурой в помещении иметь устройство (датчик), которое определяет или «чувствует» изменения температуры. Второе требование – надо иметь устройство (управляющее устройство), которое изменяет подводимую в помещение теплоту (тепловую энергию).

Прерывистое управление. Физическая реализация системы автоматического регулирования температуры показана на рис. ниже.

Система работает следующим образом. Если температура в помещении повысилась относительно желаемого значения, столбик ртути в термометре (датчике) поднимается, достигает контакта, замыкается токовая цепь, включается реле, затем срабатывает электромагнит, вентиль закрывается, отопление отключается. Через некоторое время температура в помещении падает, столбик ртути опускается, отключается реле, вентиль открывается. Такая система работает только на охлаждение температуры в помещении.

Дата добавления: 2014-01-07