Лекція 1 Вступ. Загальні поняття про системи автоматичного керування

1.1 Загальні відомості та визначення теорії систем автоматичного керування

1.2 Класифікація елементів, що входять до складу систем автоматичного керування

1.3 Приклади САК

1.1 Загальні відомості та визначення теорії систем автоматичного керування

Розвиток теорії автоматичного керування почався з 30-х років ХХ ст., коли були відкриті закони регулювання та вирішені задачі стійкості систем регулювання. Перші регулятори з’явилися в кінці ХІІХ ст. на початку технічного прогресу людства (1784 року). Призначені вони були для керування роботою парових машин. Робота технічних пристроїв, таких як парові машини, паровози та інші, без регуляторів неможлива. Тільки створення автоматичних регуляторів дало поштовх технічному прогресові.

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.

Автоматичне керування – сукупність дій, які вибрані із множини можливих і направлені на підтримання або покращення функціонування керованого об’єкта згідно мети його керування.

Автоматичне регулювання – це підтримання постійним або змінним за певним законом якоїсь вихідної величини, що характеризує процес.

Автоматичний контроль – це контроль різних параметрів, величин в об’єкті з метою встановити: чи не вийшли вони за межі допустимих значень.

Загальний випадок побудови системи автоматичного керування (САК):

1 – елемент-задатчик; 2 – елемент порівняння; 3 – перетворювач сигналу; 4 - підсилювач; 5 – виконавчий пристрій; 6 - об’єкт керування; 7 – чутливий елемент; 8 – місцевий зворотний зв’язок; 9 – головний зворотний зв’язок.

Елемент-задатчик – формує дію, яка задається q(t) у величину q₁(t), що дозволяє її порівняти з величиною, яка керується y₁(t) (або перетворює сигнал величини, що керується).

Чутливий елемент – вимірює дійсне значення керованої величини y(t) і перетворює її у величину y₁(t) для порівняння з заданою q₁(t).

Елемент порівняння – проводить вимірювання різниці сигналів x(t) = q₁(t)- y₁(t).

Перетворювач сигналу – перетворює сигнал в придатний вигляд для подальшої обробки або використання.

Підсилювач – підсилює сигнал до величини x₂(t), що дозволяє привести в дію виконавчий пристрій.

Виконавчий пристрій – виробляє та подає на регулюючий орган об’єкта керування дію u(t).

Місцевий зворотний зв’язок (або корекція) – вводиться для поліпшення якісних параметрів керування.

Головний зворотний зв’язок – це зв’язок між виходом і входом системи.

Деякі елементи САК можуть бути об’єднані.

Алгоритм функціонування – сукупність правил або математичних залежностей, що визначають правильне виконання технологічного процесу. (Ці правила складаються на базі технологічних, економічних та інших вимог без врахування динамічного впливу автоматичних систем. В теорії автоматичного керування алгоритми функціонування вважаються заданими).

Алгоритм керування – сукупність команд, що визначають характер керуючих дій на об’єкт з метою здійснення ним заданого алгоритму функціонування з врахуванням властивостей системи.