Суть и характер автоматического управления (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Суть и характер автоматического управления.

1.1  Системы

Все время мы будем говорить о системах управления. Поэтому остановимся на общем понятии «система».  Это фундаментальное понятие. Система включает в себя  набор  (множество) объектов. Объекты не совпадают друг с другом и отличаются какими то параметрами, например.  разным  положением в пространстве. Объекты в системе часто имеют различные свойства и принципиально отличаются друг от друга, хотя это не обязательно. Второе обязательное условие для системы – взаимодействие между объектами, что подразумевает наличие сил и энергии  объектов.  В процессе взаимодействия группы объектов могут связываться этими силами в укрупнённые блоки.

Возникает взаимодействия между этими блоками. Могут образовываться еще более крупные составные части системы со своими свойствами и взаимодействиями. 

Самовозникающие свойства систем.

Давайте возьмем пример из совсем другой области. Вот есть такое явление — сверхпроводимость. Может быть, вы даже знаете. Сверхпроводимость — это когда какое-нибудь тело полностью теряет электрическое сопротивление, ток через него может течь без всякого сопротивления вообще. Если сверхпроводник замкнуть в круг и пустить через него ток, без всякого напряжения, то он будет крутиться часами, днями, годами — такие эксперименты делались. Он не затухает, крутится, крутится... Это называется сверхпроводимость. Явление это, конечно, замечательное, и физики попытались разобраться, как оно возникает.

Если совсем наивно подходить к пониманию природы, то можно сказать: раз это явление есть в таком вот веществе, давайте разделим его на атомы и покопаемся в каждом атоме или каждой молекуле, попытаемся найти происхождение — что-нибудь такое, что дает ему сверхпроводимость. Вы, конечно, можете это сделать: распилить на атомы,  изучить отдельные атомы — теоретически, экспериментально, как угодно. И вы там ничего не увидите! Там не будет ни малейшего намека на сверхпроводимость, потому что сверхпроводимость ничего — почти ничего — не знает про атомы, а атомы ничего — почти ничего — не знают про сверхпроводимость.

Если взять один атом, то в нем не будет сверхпроводимости, просто будет атом, и всё. Если два, три атома — то же самое. Ну, получится какая-нибудь там молекула маленькая. Если взять много атомов, то вдруг оно возникает. Ну, конечно, не вдруг, не скачком — оно плавно проступает, оно как будто цветок из бутона поднимается, когда вы много-много атомов берете. Но такие явления возникают сами по себе, просто из-за того, что частицы взаимодействуют. Их не надо было закладывать изначально.

Точно так проявляется такое свойство как давление и свойство температуры. У одного атома или одной молекулы нет давления, нет температуры.  У них другие свойства – скорость, внутренняя энергия, неопределенность местоположения, кантовые числа. И вдруг при изменении количеств атомов ( молекул) появляется  температура системы,  которую мы чувствуем как своим телом так и приборами.

Я еще хочу сказать, что эта вещь возникает не только в физике, разных ее областях. В математике есть самовозникающие явления, в экономике есть самовозникающие явления, даже в биологии они есть. При желании многое можно интерпретировать как самовозникающее явление — явление, которое возникает из-за взаимодействия.  При наличии определенных типов элементов и взаимодействий возникают и системы автоматического управления.  Об этом поговорим дальше.

Мы должны уметь увидеть эти составные части системы и описать взаимосвязь между ними. Слежение за состоянием объектов  и за взаимодействиями между  ними называется контролем. Первоначально объект контроля (управления )  представляется нам  как нечто цельное, громоздкое, крупное. И задача заключается разбить исходный объект на отдельные элементы и описать взаимовлияние и взаимодействие между ними.

Это  есть декомпозиция объекта – разбиение на более простые составные части, которые называем локальными подсистемами. Результатом декомпозиции является структурная схема объекта.

Здесь Р1 и Р2 локальные подсистемы, С1 и С2 управляющие блоки локальных подсистем, С0 – координирующий блок. Вертикальные  стрелки указывают движение информации.

Какие элементы нужно обязательно включать в систему, чтобы получить такую  структуру как система автоматического управления?

Система регулирования содержит регулирующие устройства - исполнительные механизмы (ИУ, ИМ). Их предназначение  -  воздействовать  на технологический процесс и изменять состояние объекта управления. Исполнительные устройства представляют собой преобразователи. На вход механизма обычно т подается стандартный сигнал,  и он превращает  входной сигнал (электрический, оптический, механический, пневматический и др.)  в движение штока клапана или поворот заслонки.  Исполнительные механизмы устанавливаются на трубопроводах сырья, материалов  или  энергоносителей. Изменение положения заслонки или зазора для  движения среды в клапане изменяет энергобаланс в  технологическом объекте. В результате изменяется состояние технологического объекта, что и требуется для регулирования.  Исполнительные механизмы в зависимости от источников питания бывают разных типов: электрические, пневматические, гидравлические. В настоящее время в качестве исполнительных механизмов широко используются электрические двигатели с управляемой частотой вращения.  Это наиболее экономичный способ регулирования.

Заслонки  регулирующие и запорно-регулирующие. Заслонка представляет собой корпус цилиндрической формы (редко - квадратной), по внешнему виду напоминающий короткий отрезок трубы. Внутри корпуса расположена ось, на которой закреплен затвор. Затвор движется вращательно, поворачиваясь на 90 градусов. Управление затвором обычно осуществляется при помощи привода. При передаче движения от привода, затвор поворачивается вокруг оси, открывая, таким образом, проход корпуса, через который проходит рабочая среда. См. рисунок Zasl;nka.

Клапана односедельные и двухседельные, в которых используется система  затвор – седло. Затвор (шток) перекрывает седло(выемка), меняя диаметр прохода для среды. Вследствие уравновешивающего действия потока, который разветвляется под углом 180°, затвор двухседельного регулирующего органа испытывает значительно меньшее неуравновешенное механическое усилие и соответственно требует меньших перестановочных усилий исполнительного механизма.  Клапана шланговые для абразивных сред и диафрагмовые для регулирования потоков агрессивных сред при невысоких давлениях и температурах.

       Любая система управления (ручного, автоматического или автоматизированного) в обязательном порядке содержит четыре элемента (или четыре множества элементов), объединенных в замкнутый контур передачи воздействий:

- объект управления, - управляющая часть, - датчик (датчики), - исполнительное устройство (устройства).

1.2 Информация

Какие формы взаимодействий между элементами обязательны в системах автоматического управления?  Обязательно есть передача и обработка информации.  Информация это сообщение об изменении состояния объекта. При таком определении появляется новое понятие «сообщение». Оно связано с передачей и приёмом сигнала, вызванного изменением состояния.  О передаче сигналов и защите от искажений имеется масса книг,  статей, диссертаций.  Построены теории Шеннона, Винера, Калмана и других. Этим занимается теория связи и теория обработки сигналов. 

Вторым принципиальным моментом является то, что только изменение состояния есть информация. Известное и неизменное данное не является информацией.  Если я скажу, что в феврале зима это сообщение не даст Вам никакой информации, кроме подозрения на сбой в работе. Но тоже сообщение с данными о температуре на улице «плюс 20», вызовет большой интерес и реакцию. Поэтому сообщения несут в себе  разное количество информации. 

Информация всегда проявляется в материально энергетической форме в виде сигналов, хотя это не материя и не энергия, которые переходят друг в друга с соблюдением законов сохранения. Информация может исчезать и появляться. Математические основы описания возникновения и передачи информации отличаются от основ описания преобразования материальных потоков.

Информация объективно существует независимо от нашего сознания, но выявляется при взаимодействии с конкретным объектом. В автоматике информация приходит от датчиков технологических параметров, концевых положений  и  других устройств. Физические величины, определяющие ход технологического процесса, называются технологическими параметрами процесса. Например, температура, давление, расход, напряжение, состав  и т. д.

Датчик (Д) – устройство или комплекс устройств, преобразующих измеряемый параметр технологического процесса в вид, удобный для дальнейшей передачи и  использования. Как правило, технологические параметры неудобно или невозможно контролировать (наблюдать, выводить на пульт оператора и т. д.) напрямую, без дополнительных технических средств. Например, температуру объекта нельзя наблюдать непосредственно. Численный контроль температуры возможен только по результату воздействию на другие  тела. Для этого используют разного рода преобразователи, которые измеряемые параметры преобразуют в наблюдаемые или стандартные сигналы, понятные  другим приборам.

Например, ртутный термометр преобразует температуру в перемещение столбика ртути. В термопаре разная величина температуры вызывает пропорциональную величину  разности потенциалов между двумя проводами. В термометре  сопротивления изменяется величина электрического сопротивления мостика из резисторов. В техническом манометре изменение давления вызывает изменение радиуса кривизны трубки, и соответственный поворот стрелки. В пьезометрических манометрах изменение давления вызывает изменение частоты пульсаций пьезо кристалла.  В настоящее время все указанные изменения  датчики  преобразуют в стандартные сигналы, соответствующие  значению технологического параметра.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10





Подпишитесь на рассылку:

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства

Блокирование содержания является нарушением Правил пользования сайтом. Администрация сайта оставляет за собой право отклонять в доступе к содержанию в случае выявления блокировок.