Система управления. Средства реализации управляющих воздействий на ОУ

Средства реализации управляющих воздействий на ОУ

Средства получения информации о значениях параметров ОУ и его среды

ППр осуществляет непосредственный контакт со средой, параметры которой измеряются.

В частном случае линии связи могут отсутствовать (утюг, холодильник).

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.

Система (неавтоматического) управления – это совокупность определенным образом взаимодействующих между собой объекта управления и управляющего субъекта.

Система автоматического управления – это совокупность определенным образом взаимосвязанных и взаимодействующих между собой объекта управления и управляющего устройства.

На рис. 3.7 представлена структурная схема системы неавтоматического управления. Наличие в ней источников информации (ИИ) и подвод внешней энергии к исполнительному устройству (ИУ) не обязательны, т.к. реализует управление (т.е. достижение цели) субъект, и необходимую информацию он может получить за счет своих органов чувств, а управляющее воздействие реализовать за счет своей мышечной энергии.

Рис. 3.7

И субъектом и техническим устройством управляющие воздействия вычисляются на основе специальных правил. Для технических средств управления это правило должно быть формализовано в виде специального алгоритма, алгоритма управления:

.

Алгоритм управления φ(…) – это формализованное правило достижения цели, т.е. правило расчёта (выработки) текущего значения управляющего воздействия (t) на основе текущей информации о цели управления, текущего состояния объекта управления и контролируемых возмущений. Вычислительное устройство, предназначенное для расчёта управляющего воздействия совместно с исполнительным устройством, будем называть управляющим устройством (УУ).

Рис. 3.8

Системой автоматического управления (САУ) будем называть совокупность определенным образом взаимосвязанных между собой ОУ и УУ. Вариант структурной схемы САУ, в которой, вместо субъекта, функцию управления реализует техническое устройство, приведен на рис. 3.8.

Важно, что в САУ субъект непосредственно не участвует в управлении объектом. Но за ним сохраняются функции задания и j(…). Как правило, для промышленных ОУ задание осуществляет технолог, а разработку j(…) и всего комплекса программно-технических средств, которые реализуют УУ – «специалист по автоматизации – автоматчик».

При составлении структурных схем САУ датчики и исполнительные устройства, как правило, не показываются. Об их наличии специалистам известно по умолчанию. Но есть схемы, которые отображают технический состав (структуру) САУ. На таких схемах технические средства представляют все и более подробно. Так, например, датчик может состоять из нескольких технических средств: чувствительного элемента, первичного преобразователя и нормирующего преобразователя.

Классификация систем автоматического управления

Если проанализировать действия человека-оператора при решении задачи управления (например, управление автомобилем), то можно из общей цели (общей задачи) управления выделить частные цели (задачи):

1) поддержание выходных переменных ОУ (t) на их заданных значениях º – это задача регулирования . Переменная – заданное значение известно;

2) приспособление в процессе управления ОУ к его изменяющимся свойствам – это задача адаптации (в САУ настраиваются свойства алгоритма управления);

3) обеспечение наилучших (оптимальных) в определённом (заданном) смысле режимов работы ОУ – это задача оптимизации: поиск = = argmin I, где I – критерий оптимальности. Величина заранее не известна, а определяется в ходе управления.

4) изменение общего состояния оборудования (включение – выключение) при пусках, остановах, в частности, при возникновении аварийных ситуаций – логическое управление.

Все системы автоматического управления и регулирования делятся по различным признакам на следующие основные классы.

По решаемым задачам (САУ – общее название для всех систем управления):

§ задачи регулирования – САР;

§ задачи оптимизации – САО;

§ адаптации – САА;

§ логического управления – САЛУ.

Чаще САА используется совместно с САР или САО, поэтому такие системы называют адаптивными САР и (или) САО. Задачи оптимизации, как правило, решаются после того, как решены задачи регулирования.

По характеру действия:

§ системы непрерывного действия;

§ системы дискретного действия.

По степени использования информации о состоянии объекта управления:

§ управление с обратной связью – замкнутые;

§ управление без обратной связи – разомкнутые.

По степени использования информации о параметрах и структуре объекта управления:

§ адаптивные;

§ неадаптивные;

§ поисковые;

§ беспоисковые;

§ с идентификацией;

§ с переменной структурой.

По характеру процессов управления:

§ детерминированные системы – системы с определенными переменными и процессами;

§ стохастические системы – системы со случайными переменными и процессами.

По виду математической модели преобразования координат:

§ линейные;

§ нелинейные.

По виду представления сигналов:

§ аналоговые (непрерывные системы);

§ дискретные системы (прерывные, релейные, импульсные, цифровые).

По степени участия человека:

§ ручные;

§ автоматические;

§ автоматизированные (человек в управлении).

По количеству управляемых и регулируемых переменных:

§ одномерные;

§ многомерные.

По воздействию чувствительного (измерительного) элемента на регулирующий орган:

§ системы прямого управления;

§ системы косвенного управления.

По характеру функционирования:

В зависимости от того, по какому закону изменяется заданное значение регулируемой величины, системы автоматического управления подразделяются на:

§ системы стабилизации, поддерживающие постоянство регулируемой величины, т.е. y_зад(t) = const;

§ системы программного регулирования, в которых заданное значение регулируемой величины изменяется по определенной заранее временной программе;

§ следящие системы, в которых заданное значение регулируемой величины изменяется в соответствии с состоянием некоторого заданного вектора переменных во времени;

§ системы оптимального управления, в которых показатель эффективности зависит не только от текущих значений координат, как в экстремальном регулировании, но также от характера их изменения в прошлом, настоящем и будущем, и выражается некоторым функционалом. Нахождение оптимального управления предполагает решение достаточно сложной математической задачи соответствующими методами, кроме того органической составной частью системы является компьютер;

§ адаптивные системы, в которых автоматически изменяются значения y_зд, собственные параметры или структура при непредвиденных изменениях внешних условий на основании анализа состояния или поведения системы так, чтобы сохранялось заданное качество ее работы. Системы с изменением заданного значения регулируемой величины называют экстремальными, с изменением параметров – самонастраивающимися, с изменением структуры – самоорганизующимися.

По принципам управления:

Ведётся в зависимости от вида используемой управляющим устройством (УУ) информации.

1. Принцип разомкнутого жёсткого (программного) управления

Используется информация только о (вектор цели управления).

Рис. 3.9

Обозначения: – канал возмущения; – канал управления.

Применяется в тех случаях, когда свойства объекта по каналу управления (т.е. его модель Ф(…)) хорошо известны, а влиянием на можно пренебречь.

Достоинство: максимальная простота;

Недостатки: низкая и неконтролируемая степень соответствия между и .

Дата добавления: 2014-01-07