 |
Задачи теории автоматического управления.
|
|
|
|
Понятие ТАУ как науки.
Наука изучающая общие для всех замкнутых автоматических систем (вне зависимости от их физической природы) принципы построения, методы исследования статических и динамических св-в и метода выбора параметров системы для достижения предъяв-ых к ней требований.
Основные понятия и определения теории управления.
Def Автоматизация – любой технический процесс состоит из ряда операций. Все операции делят на две группы: a) энергетические или силовые, б) информационные. К силовым относятся основные операции по обработке изделия. Для своего совершения они требуют затрат энергии. К информационным операциям относятся опер-ии контроля параметров техн. процесса, регул-ие технологич. режимов, управл. очередностью силовых операций. Контроль регулирования управления. В немеханизированном и в неавтоматизированном произв-е силовые операции выполняются за счет мускульной силы человека, а инфор-ые за счет умственной деятельности. Процесс освобождения человека от участия в силовых операциях произв-ва назыв. механизацией. Для этого придумали два вида машин:1) машины двигателя и 20 машины орудия. Процесс освобождения человека от участия в инфор-ых операциях производства назыв. автоматизация. Встречают автоматизацию: комплексную и не комплексную, полную и частичную. При комплексной автомат-и она охватывает весь комплекс операций по обработке изделия от получения сырья до выпуска готовой продукции. При частичной автомат-и она охватывает только часть информационных операций, например контроль и регулирование. В любой системе автомат. управ-я можно выделить две основные части: 1) объект управления (ОУ) 2) устройство автоматического управления (УАУ). Def ОУ – назыв. совокупность техн-их средств, которые нуждаются в специал. организованном воздействии из вне для достижения поставленной цели. Def Управление это целенаправленное изменение состояния ОУ. Состояние объекта характ-ют рядом параметров, кот. отражают как влияние внешней среды на объект, так и внутреннее состояние объекта. В ТАУ обычно абстракцируются от конкретно физической природы и конструкции объекта, и представляют его в виде черного ящика.
|
|
|
X={x1,x2,..,xn}- внутренние параметры состояния объекта. Y={y1,y2,..,ym}- выходные параметры через которые объект влияет на окружающую среду. Те выходные параметры которые измеряются назыв. контролируемыми. Контролируемые параметры по которым формируются цели управления назыв. управляемыми. Параметры отражающие влияние внешней среды на объект назыв. воздействиями. Воздействие на ОУ которые формируются УАУ назыв. управляющими воздействиями (U). Воздействие на объект, которые не зависят от системы управления назыв. возмущающими или возмущениями (F). Возмущения в свою очередь делятся на нагрузку и помехи. Наличие нагрузки связано с работой объекта и от нее нельзя защититься. Помехи связанные с различными родами побочными эффектами и уменьшение их улучшает работу объекта. Характерной особенностью ОУ и других элементов системы управл-я яв-ся направленное прохождение сигналов, что отражается стрелками на рисунке. В этом случае у объекта и других элементов можно выделить вход и выход. Вход это место (точка), где к объекту, к элементу прикладывается внешнее воздействие. Выход это место (точка), где оценивается реакция объекта или элемента на входное воздействие. Входов и выходов может быть несколько. УАУ – это устройство, которое формирует в соответ. с заложенным им алгоритмом управляющее воздействие на объект. ОУ + УАУ = САУ; ОР + АР =САР (система автомат. регулирования). Различают управление ручное, автоматизированное и автоматическое. Ручное –управление осуществляется человеком. Автоматизированное – устр-во управ-я выдает рекомендации, но окончательное решение остается за человеком. Автоматическое – человек полностью освобождается от автомат. управления.
|
|
|
Задачи теории автоматического управления.
В процессе разработки и проектирования САУ можно выделить следующие этапы: 1) изучение ОУ т.е определ-е его характеристики, параметров, условие работы и воздействие которое он испытывает. Это будет задача идентификации. Цель: получить теорет-ми и эксперимен-ми математ. модель ОУ и других объектов управления. 2) Формулирование требований предъявляемых системе. Это требования обычно формируются в техническом задании (ТЗ) проекта. На этом этапе речь идет о том, что требования обычно составл. технологами переформируются и уточняются в терминах ТАУ. Задача критериев качества САУ (оценка критериев качества). 3) Выбор структуры САУ и параметров элементов системы для удовлетворения поставленных требований. Задача структурного и параметрического синтеза. 4) Исследование спроектирован. системы ТАУ в целях проверки удовлетворяет ли она поставленным требованиям. Задача анализа, в этой задаче обычно выделяют подзадачи: а) исследование устойчивости САУ; б) определение точности в установившемся режиме; в) определение показателей или критериев качества переходных процессов в САУ при различных воздействиях на нее.
Принципы построения САУ.
САУ несмотря на все разнообразие по конструкции, принципу действия существуют ограничения количество способов их построения. 1) разомкнутая без рефлексная система управления.
ЗУ – задающее устройство; Uз – задающее воздействие; ИУ – исполняющее устройство; U – управляющее воздействие; f – возмущение; Y – выходной сигнал. ЗУ- руководствуясь какими либо внутренними сигналами (часы) измеряет Uз. Через УУ и ИУ это изменение передается на объект управления вызывая изменения управляемой величины Y. Пример: управление стиральных машин. Дост-во: простота конструкции. Недостатки: при наличии возмущающей f выходная величена Y будет отклоняться от определ-го значения, но УУ ничего об этом не знает и никак на это не реагирует. 2) Разомкнутая система управления по возмущениям или принцип Понсле.
|
|
|
Дf – датчик возмущения. Т.к причина отклонения выходной величины Y возмущение f, то его измеряем и в зависимости от его величины, формы формируем управляющее воздействие на объект, чтобы скомпенсировать влияние возмущения на объект. Дост-ва: высокое быстродействие, реагирует на причину. Недостатки: для полной и точной комплектации необходимо иметь точную математическую модель по каналам управления и каналам возмущения. Это дорого и даже эта модель с течением времени становится не точной. Возмущений может быть несколько, все возмущения измерить дорого и сложно. В результате управляемая величина Y будет отклоняться от заданного значения. 3) замкнутая САУ по отклонению (принцип по отклонению).
Е=Uз – Uос -> ошибка регулирования управления или отклонения. Здесь величина измеряется и сравнивается с заданным значением. В зависимости от величины и знака отклонения Е управляющее УУ через ИУ воздействует на ОУ стремлясь уменьшить величину отклонения. Дост-ва: универсальность, устройство управления реагирует на любые отклонения. Недостатки: противоречивость самого принципа. Для этого чтобы уменьшить отклонения надо его с начало допустить. 4) Комбинированное САУ.
Действие основного возмущения компенсируется управлением по разомкнутому принципу, а не точность компенсации и влияние неучтенных возмущений устраняется управлением по замкнутому контуру. 5) Адетивное САУ.
СС- система самонастройки.
|
|
|
