Понятие об управлении и регулировании
Основные понятия И ПРИНЦИПЫ автоматического управления
Для осуществления различных технологических и производственных процессов необходимо, чтобы величины, которые характеризуют эти процессы, удовлетворяли определённым условиям.
Так, например, в энергосистемах должны поддерживаться на постоянном уровне величины напряжения и частоты, в космонавтике необходимо обеспечить движение космического корабля в пространстве по заданной траектории. Создание воздействий на объект управления, обеспечивающих требуемое протекания процесса, называется управлением. Управление направлено на достижение определённой цели.
Агрегат, машина, аппарат, комплекс машин или аппаратов, в которых протекают процессы, подлежащие управлению, называется объектом управления.
В процессе управления можно выделить следующие элементы:
- получение информации о цели управления;
- получение информации о состоянии объекта и о результатах управления;
- анализ полученной информации и принятие решения о требуемых управляющих действиях;
- исполнение принятого решения путём воздействия на исполнительные органы.
Если реализация всех элементов процесса управления осуществляется человеком, то такое управление называют ручным.
Если наряду с человеком некоторые элементы управления реализуются с помощью специальных технических устройств, то такое управление называют автоматизированным (частично автоматическим).
И, наконец, если все элементы управления осуществляют технические устройства без участия человека, то такое управление называют автоматическим.
Замену труда человека в операциях управления работой технических устройств называют автоматизацией, а сами технические устройства, выполняющие операции управления – автоматическими устройствами.
Для осуществления процесса управления необходимо иметь источники информации о цели и результатах управления, устройство для анализа информации и принятия решения, устройство, реализующее принятое решение (исполнительное устройство).
В целом ряде случаев человек не в состоянии управлять процессом. Так, человек при помощи своих органов чувств не всегда может получать информацию, необходимую для управления. Человек без приборов не может измерять напряжение электрического тока, температуру расплавленного металла, интенсивность радиоактивного излучения, высоту летящего самолёта и другие физические величины.
Поэтому для получения информации о результатах управления необходимо использовать специальные технические устройства (датчики, измерительные приборы и др.).
Большие скорости протекания управляемых процессов требуют соответствующей скорости обработки информации и принятия управляющих решений. Исполнение принятого решения часто требует большой скорости его выполнения и больших мощностей.
Автоматически действующее устройство, предназначенное для реализации процесса управления (регулирования), называется автоматическим управляющим устройством (автоматическим регулятором).
В дальнейшем для краткости будут использоваться термины «управляющее устройство» и «регулятор».
В автоматизированных системах упарвления технические устройства «решают» простые (стандартные) задачи управления, а так же обеспечивают информацией человека, который решает более сложные (нестандартные) задачи управления.
Разновидностью управления является регулирование. Дадим более полные определения понятиям «автоматическое регулирование» и «автоматическое управление».
Автоматическим регулированием называется поддержание постоянной или изменение по заданному закону некоторой величины, характеризующей процесс.
Автоматическим управлением называется автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определённой информации и направленных на поддержание или улучшения функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления.
Совокупность объекта управления и управляющего устройства (регулятора) называется системой автоматического управления (регулирования) – АСУ (АСР).
Любой процесс управления – это процесс переработки информации. Формой представления информации является сообщение (текст, цифровые данные, графики). Сообщение отображается сигналом, которым является некоторая изменяющаяся физическая величина любой природы, например электрическая, механическая, оптическая и др.