Объект управления, управляющее устройство и исполнительный орган.
ЛЕКЦИЯ 3
Техника автоматизации. Автоматическое управление.
Процесс управления и его виды.
При автоматизации установок производственной техники происходит взаимодействие устройств названной техники с информационной. Оно характеризуется тем, что на основании информации получаемой путем измерения, оказывается воздействие на поток энергии или вещества таким образом, чтобы целенаправленно изменить определенные физические или технико-экономические показатели. В соответствии с ранее приведенным определением (см. 1.1.1) это – процесс управления.
Различают три следующих вида управления:
· ручное, которое осуществляется непосредственно человеком;
· автоматизированное, которое осуществляется человеком, но посредством необходимых технических систем;
· автоматическое, которое осуществляется без непосредственного участия человека.
Управление всегда предполагает определенную цель, определенную постановку задачи, формулировка которой не относится к кибернетике.
В качестве примера рассмотрим процесс управления температурой помещения на основании замеренной внешней температуры.
Если положение регулирующего вентиля отопления устанавливает оператор, на основании замеренной внешней температуры, то в этом случае сбор и обработка информации, а также энергетическое воздействие на систему осуществляет человек. Это пример ручного управления (рис. 1.8)
Рисунок 1.8
При автоматическом управлении (рис. 1.9) сбор информации, обработка ее и последующее воздействие осуществляется самостоятельно, так как при увеличении температуры окружающей среды столбик ртути замыкает цепь питания обмотки реле, которое через свой контакт включает или выключает цепь привода вентиля.
Рисунок 1.9
В рассмотренном примере цель процесса управления – поддержание температуры в помещении на заданном уровне при изменении температуры окружающей среды.
Объект управления, управляющее устройство и исполнительный орган.
Несмотря на различие задач, решаемых в процессе управления и разнородности устройств, с помощью которых это осуществляется, в любой системе, реализующей процесс управления, можно выделить три следующих основных элемента:
· объект управления, т.е. часть установки на которою оказывается управляющее воздействие и изменения в которой являются определяющими для выполнения задачи управления;
· управляющее устройство, т.е. совокупность элементов, которая служит для оказания воздействия на объект через исполнительный орган в соответствие с поставленной задачей;
· исполнительный орган, т.е. звено, которое служит для непосредственного целенаправленного воздействия на поток энергии или вещества. (Исполнительный орган можно рассматривать как элемент, относящийся к объекту управления)
Структурная схема, поясняющая взаимодействие перечисленных элементов приведена на рис. 1.10
Рисунок 1.10
Звенья объекта и устройства называют элементарными звеньями. Временные характеристики входных и выходных величин этих звеньев называются входными и выходными сигналами. В кибернетических исследованиях именно эти временные характеристики представляют основной интерес.
В качестве иллюстрации введенных понятий рассмотрим на примере автоматического регулирования температуры (см. рис. 1.9). В данном случае объект управления включает в себя следующие элементарные звенья (рис. 1.11):
· исполнительный вентиль;
· теплообменник;
· помещение.
Рисунок 1.11
Отметим, что входные сигналы, воздействующие на объект, называются сигналами помехи, если они неуправляемы и исполнительными сигналамиили сигналами управления если они управляемы. Сигналы помехи могут быть как измеряемыми, так и не измеряемыми. Выходные сигналы называют также управляемыми сигналами.