Информационная технология

Структурная схема САУ

Классификация систем автоматического управления

 

Системы автоматического управления можно классифицировать по следующим признакам:

1. По назначению и принципу работы:

1.1. Системы стабилизации или регулирования - замкнутые системы с отрицательной обратной связью, предназначенные для поддержания постоянства выходной величины. К этому классу относятся САУ в рассмотренных выше примерах.

1.2. Системы программного управления – системы, в которых выходная величина должна изменяться по заранее известному закону, как, например, в станках с числовым программным управлением.

1.3. Следящие системы - замкнутые системы управления, выходная координата которых должна отслеживать изменение входной с заранее неизвестным законом.

2. По виду передаваемого сигнала и способу математического описания:

2.1. Непрерывныесистемы – системы, в каждом из звеньев которых непрерывному во времени изменению входной величины соответствует непрерывное изменение выходной величины (см. рис. 1.1).

2.2. Дискретные системы – системы, в которых связь между входными и выходными сигналами хотя бы в одном звене появляется дискретно во времени (рис. 1.4). Процессы в таких системах описываются обыкновенными разностными уравнениями.

2.3. Детерминированные системы. В детерминированных системах внешние задания можно описать зависимостями во времени.

2.4. Стохастические системы - это системы с входными сигналами, имеющими случайный характер с известными статистическими характеристиками, такими как корреляционная функция, спектральная плотность.

2.5. Линейные – системы, поведение которых описывается обыкновенными линейными дифференциальными или алгебраическими уравнениями.

2.6. Нелинейные– системы, имеющие в своей структуре хотя бы одно звено с нелинейной статической характеристикой (рис. 1.3), или системы, динамика которых описывается нелинейными алгебраическими или нелинейными дифференциальными уравнениями.

3. По точности:

3.1. Статические - системы регулирования, в которых заданная величина принципиально не может быть отработана без ошибки, в системе всегда присутствует статическая ошибка, а чтобы её устранить, необходимо изменить структуру.

3.2. Астатические - это системы, в контуре которых имеется одно или несколько интегрирующих звеньев, называемых ещё астатическими, поскольку при статическом входном сигнале их выходной сигнал меняется во времени, т.е. является нестатическим. В рассмотренных выше системах таким звеном будет двигатель, выходная величина которого – угол поворота будет расти во времени при появлении постоянного напряжения на его входе.

Приведенная классификация далеко неисчерпывающая, более подробную можно найти в справочниках и учебниках по ТАУ.

 

 

Введем общую терминологию для систем, упомянутых в классификации и рассмотренных в примерах. Для этого представим структурную схему САУ в виде [3], показанном на рис. 1.7. Главным элементом этой структурной схемы является объект управления ОУ, для управления которым строится система. Задающее устройство 1 предназначено для преобразования задания g(t) в сигнал, удобный для сравнения. В рассмотренных примерах (рис. 1.1 – 1.4) таким устройством является резистор Rзад, а в следящей системе (рис. 1.6) – устройство, формирующее сигнал φвх(t) (на рис. 1.6 не показано. В станках с ЧПУ (рис. 1.5) таким устройством является УЧПУ – устройство числового программного управления).

Полученный в блоке 1(рис. 1.7) сигнал сравнивается в устройстве 2 с сигналом главной отрицательной обратной связи xос, образуя сигнал ошибки ε(t), который в преобразующем устройстве 3 формируется в сигнал, удобный для последующего усиления устройством 4.

Рис. 1.7. Структурная схема САУ

 

Врассмотренных выше системах роль перечисленных устройств выполняет компенсационный мост и усилитель напряжения. В следящей системе усилитель напряжения состоит из суммирующего У1 и интегрирующего У2 операционных усилителей.Вспомогательное сравнивающее устройство5 (рис. 1.7) сопоставляет полученный на выходе усилительного устройства 4 сигнал с сигналом местной обратной связи, который образуется в корректирующем устройстве 8 (см. схему на рис. 1.6 и описание к ней). Это устройство позволяет придать системе требуемые динамические свойства. Результат сравнения с выхода устройства 5 поступает в усилитель мощности 6, после чего исполнительное устройство7 (двигатель с редуктором) выдает управляющий сигнал u(t) на объект управления или нагрузку, как в следящей системе. Измерительное устройство или чувствительный элемент 9 (в рассмотренных системах регулирования температуры – это термосопротивление Rt) воспринимает изменения регулируемой переменной y(t) и с помощью преобразователя 10 формирует сигнал главной обратной связи xос. Если какое-то из действующих на объект возмущений можно измерить, то по нему строится компенсирующая связь, позволяющая частично или полностью устранить влияние этого возмущения. На структурной схеме такое возмущение обозначено как f(t), а компенсирующее устройство цифрой 11. О подобной компенсации более подробно будет рассказано далее.

 

 

Контрольные вопросы.

1. Определите классы систем и объясните принцип работы каждой их них в зависимости от назначения.

2. Укажите системы, отличающиеся по виду передаваемого сигнала и способу математического описания. Дайте характеристику каждой из них.

3. От чего зависит точность работы системы?

4. Определите отличительные особенности статических и астатических систем.

5. Что собой представляют системы на рис. 1.6, рис. 1.7? Объясните принцип их работы.

6. Каково назначение основных блоков структурной схемы САУ?

7. Представьте структурную схему системы регулирования температуры в нагревательной печи, показанную на рис. 1.1.

8. Представьте структурную схему системы регулирования температуры в нагревательной печи, показанную на рис.1.2.

9. Представьте структурную схему системы регулирования температуры в нагревательной печи, показанную на рис.1.4.

10. Представьте структурную схему следящей системы, показанной на рис. 1.6. Объясните назначение каждого из блоков.

11. Что является измерительным элементом в схемах рис. 1.1, 1.2, 1.4, 1.6?

12. Как формируется задание по температуре в системах рис. 1.1, 1.2, 1.4?

13. Зачем используется цепь С2, R9 в системе на рис. 1.6?

14. Как осуществляется реверс исполнительного устройства в рассмотренных системах?

 

Включение курса информационных технологий в учебные планы экономических специальностей государственных вузов говорит о безусловной значимости информационной технологии в деятельности экономиста любого профиля.

Информационная технологияявляется составной частью информатики.

Информатика как наука занимается изучением информационных процессов и методов их автоматизации на основе программно-аппаратных средств вычислительной техники и средств связи.

При изучении информатики используют трехуровневый подход, при котором можно выделить следующие уровни: физический, логический и прикладной (или пользовательский).

На физическом уровне изучаются аппаратно-программные средства вычислительной техники и средства связи, которые составляют фундамент информатики и позволяют физически реализовать ее логический и прикладной уровни.

На логическом уровне изучается технология переработки информационного ресурса в целях получения новой информации на базе средств ВТ и связи, другими словами,
логический уровень – это информационная технология.

На третьем, прикладном уровне рассматриваются вопросы использования информационной технологии при создании и эксплуатации систем, в которых преобладающими процессами являются информационные.

Таким образом, предметом курса «Информационные технологии в экономике» являются логический и прикладной уровни информатики. Физический же уровень изучается в курсе «Информатика», который посвящен аппаратным средствам электронной вычислительной техни­ки и базовому программному обеспечению.

Информационная технология (ИТ) имеет свою цель, методы и средства реализации.

Целью информационной технологии является создание из информационного ресурса качественного информационного продукта, удовлетворяющего требованиям пользователя.

Методами ИТ являются методы обработки и передачи данных.

Средства ИТ – это математические, программные, информационные, технические и др.

Практическое приложение методов и средств обработки данных может быть различным, поэтому целесообразно выделить глобальную, базовую и конкретную ИТ.

Глобальная информационная технология включает модели, методы и средства, формализующие и позволяющие использовать информационные ресурсы общества.

Базовая информационная технология предназначена для определенной области применения (производство, научные исследования, обучение и т.д.).

Конкретные информационные технологии реализуют обработку данных при решении функциональных задач пользователей (например, задачи учета, планирования, анализа).