1.2. Суть автоматичного керування

Будь-яка діяльність людини являє собою організовану сукупність дій або операцій, які можна розділити на два класи: робочі операції та операції керування. До робочих операцій належать дії, безпосередньо необхідні для виконання процесу, а операції керування забезпечують правильне та якісне виконання робочих операцій: визначають їх початок і кінець, задають потрібні параметри процесу (швидкість, прискорення робочого інструменту, температуру, напрям і т.д.). Сукупність керуючих операцій утворює процес керування.

Операції керування та робочі операції можуть виконуватися технічними пристроями. Заміну праці людини в робочих операціях називають механізацією. Її мета – вивільнення людини від важких, одноманітних, шкідливих, стомлюючих операцій. Заміну праці людини в операціях керування називають автоматизацією, а технічні пристрої, що виконують операції керування, - автоматичними пристроями.

Під автоматикою розуміють сферу науки й техніки, яка займається розробкою теоретичних методів і технічних засобів (елементів і систем), що забезпечують розв'язання завдань дослідження, виготовлення й експлуатації окремих установок і технологічних комплексів на основі їх автоматизації.

Сукупність технічних засобів, що виконують процес і вимагають для цього спеціально організованих дій, називають об’єктом керування (ОК).

Сукупність засобів керування та об’єкта створює систему керування.

Система, в якій всі робочі операції та операції керування виконують автоматичні пристрої, називається автоматичною.

Система, в якій автоматизована тільки частина операцій, а інша частина зберігається за людиною, називається автоматизованою.

О тже, система автоматичного керування складається з об’єкта керування і керуючого пристрою (КП) (рис. 1.5).

У схемі використані позначення:

x(t)- задавальний вплив;

u(t)- керуючий вплив, за допомогою якого виконується безпосереднє керування об’єктом;

y(t) - вихідна координата, яка характеризує стан об’єкта;

z(t) - збурення, яке заважає нормальному перебігу процесу керування.

Можна сказати, що для організації процесу керування необхідно так формувати керуючий вплив u(t), аби він, компенсуючи збурення z(t), забезпечував би бажану зміну вихідної координати y(t).

Тут випливає таке поняття, як «алгоритм»

Алгоритм – упорядкована сукупність правил, точне виконання яких приводить до потрібного кінцевого результату.

Алгоритм, це одне із основних понять математики і кібернетики. Поняття алгоритм було введене узбецьким вченим 9-го століття Аль-Хорезмі і визначало порядок розвязання певного класу математичних задач. В сучасному понятті під алгоритмом розуміємо записаний певною мовою, або визначений певним чином, порядок виконання дій, що веде до вирішення поставленого завдання. В кібернетиці та теорії керування алгоритм, як правило, визначає порядок роботи з інформацією.

Зміна вихідної координати y(t) у нормальному, бажаному ході процесу визначається сукупністю правил, указівок або математичних залежностей, яка називається алгоритмом функціонування системи. Цей алгоритм показує мету керування, бажану зміну вихідної координати.

Формування керуючого впливу u(t) виконується на основі алгоритму керування - сукупності вказівок, що визначають характер дії на об’єкт з метою виконання ним алгоритму функціонування. Алгоритм керування залежить як від алгоритму функціонування, так і від динамічних властивостей системи.

Основні переваги автоматизації полягають у можливостях забезпечити:

• зростання продуктивності та поліпшення умов праці;

• виконання робіт у важкодоступних чи взагалі недоступних для людини сферах (радіоактивні зони, космос, окремі види металургійного та гірничого виробництва);

• підвищення точності, якості технологічних процесів і відповідних виробів;

• зростання надійності та техніко-економічних показників і загальної культури виробництва та кваліфікації обслуговуючого персоналу.

Автоматизація ефективно застосовується на сучасному етапі розвитку людства для досягнення зростання показників ресурсо- та енергозбереження, поліпшення екології довкілля, якості та надійності продукції.

Автоматизація виробництва здійснюється за допомогою автоматичних пристроїв, які можна класифікувати за різними ознаками (при цьому під «пристроєм» розуміють закінчену конструкцію, яка може діяти самостійно).

Майже вся сучасна техніка працює автоматично або має автоматичні режими роботи. Це електростанції, турбіни, телевізори, холодильники та ряд інших систем, чи машин. Засоби автоматики прийнято поділяти на:

Засоби автоматики й телемеханіки.

Системи автоматичного керування (САК).

Автоматизовані системи керування (АСУ).

Засоби автоматики та телемеханіки - це, як правило, найбільш прості пристрої: автоматичні вимикачі, реле, реле-регулятори та ін. Принципи їх роботи вивчає наукова дисципліна «Автоматика та телемеханіка».

Системи автоматичного керування - це сукупність пристроїв автоматики та об’єктів керування. Динаміку роботи цих систем вивчає теорія автоматичного керування.

Автоматизовані системи керування – це людино-машинні системи, призначені для керування великими комплексами, підприємствами. Це системи, що включають сучасну обчислювальну техніку, яку обслуговують і роботою яких керують люди