Жалпы түрде абж сұлбасын келесідей көрсетуге болады:

мұндағы g(t) – тағайындалған әсер. Сұлбаға сәйкес реттеуіштің кірісіне тағайындалған g(t) реттелінетін және ауытқушы шамалар келіп түседі. Реттеуіш келіп түскен ақпарат бойынша басқару әсерін шығарып, БО-ге әрекет етеді. Процесс жүрісі туралы объектіден ақпарат алу үшін сезгіш элемент немесе датчиктер қолданылады. Датчиктің міндеті физикалық шаманы бір түрден екінші түрге түрлендіру.

u(t) – басқару әсері,

f(t) – ауытқушы әсер,

y(t) – басқарылатын шама.

1.Автоматтық басқару (Автоматическое управление; automatic control) — объектіні адамның қатысуынсыз, автоматты түрде басқару ^[1] Автоматтық басқару — қандай да бір объектіні (машинаны, приборды, жүйені, процесті) берілген алгоритмге сәйкес адамның тікелей қатысуынсыз басқару. АВТОМАТТЫ БАСҚАРУ еңбек өнімділігін, басқарудың сапалылығы мен дәлдігін арттыру үшін, қолайсыз жерлердегі немесе денсаулыққа залалды жұмыстарды адамның қатысуынсыз атқару мақсатында қолданылады. Басқару мақсаты басқарылатын объектінің реттелу шамасының уақыт бойынша өзгеруімен тікелей байланысты. Басқару мақсатын жүзеге асыру үшін басқарылатын әр түрлі объектілердің өзіндік ерекшеліктері ескеріліп, объектіні басқару тетігіне әсер етерліктей әрекет (басқарғыш әрекет) жасалады. Басқарғыш әрекет басқару қондырғылары арқылы жүзеге асырылады. Өзара әрекетке түсетін басқару қондырғылары мен басқарылатын объектілер жиынтығы басқарудың автоматтанырылған жүйесін құрайды. Бұл негізінен өндірістік т.б. кешендер құрамына кіреді. Уатт бу машинасындағы (1784) центрден тепкіш реттеуіштен тұратын автоматты реттеу жүйесі техникада кеңінен пайдаланылған алғашқы тұйық басқарудың автоматты жүйесі болды. 20 ғасырдың 50-жылдарында өндірістік процестер мен өнеркәсіптік кешендерді электрондық есептеуіш машиналар арқылы басқарудың күрделі жүйелері дүниеге келді. Бұл жүйелер тобына басқарылатын шаманың мәнін тұрақты етіп сақтайтын а в т о м а т т ы р е т т е у ж ү й е с і, басқарылатын шаманы белгілі бағдарлама бойынша өзгертіп отыратын б а ғ д а р л а м а л ы б а с қ а р у ж ү й е с і, басқару бағдарламасы алдын ала берілмеген қ а д а ғ а л а у ы ш ж ү й е енеді. Басқарудың автоматты жүйелері техниканың түрлі салаларында (көшірмелеуіш фрезалау станогын басқаруға арналған қадағалауыш жүйе, металл кескіш станоктардағы магниттік лента, перфолента немесе перфокарта арқылы бағдарламамен басқаруға арналған жүйе) кеңінен пайдаланылады. Ол авиацияда, ғарыш және әскери техникада үлкен маңыз атқарады. Басқарудың автоматтандырылған жүйесін құру принциптерін және оларда өтетін процестердің заңдылықтарын зерттейтін техникалық кибернетиканың бөлімі — а в т о м а т т ы б а с қ а р у т е о р и я с ы. Ол бірнеше бөлімге (сызықтық, сызықтық емес жүйелер, үздіксіз функциясы, дискретті функциялы, релелі, инвариантты, оптимальды, экстремальды, үлкен жүйелер теориясы, жүйелердің сезгіштік теориясы) бөлінеді. Негізгі проблемасы —басқарудың автоматтандырылған жүйесін синтездеу және анализдеу. АВТОМАТТЫ БАСҚАРУ тек математикамен ғана емес, физикалық және техникалық ғылымдарымен тығыз байланысты. 

АБЖ құрылымдық сұлбасы және құрылымы келесі типтерге бӛлінеді:

функциональды;

алгоритімді;

конструктивті.

құрылым дегеніміз- белгілі бір нәрсенің құрамына қарай байланысқан бӛлшектері;

құрылымдық сұлба – құрылымның графикалық бейнесі.

Автоматтық басқару теориясында кӛбінесе функциональды және алгоритмді құрылымдармен (сұлбалармен) жұмыс жасайды. Сол себепті оларды толығырақ қарастырайық.

Функционалды және алгоритмді сұлбалар шартты бейнелі элементтер мен буындардан (кӛбінесе тіктӛртбұрыш тҥрінде) және әр тҥрлі байланыстар мен сырттан берілген әсерді білдіретін бағыттаушы сызықтардан тұрады . Әр сызық әдетте белгілі бір дабылды немесе әсерді білдіреді. Әр сызықтың жанында оның физикалық ауқымы және берілген әсердің сипаттамасы кӛрсетіледі.

Функционалдық құрылым АБЖ-ның функционалдық сұлба сапасының бӛлшектерінде кӛрсетіледі. Құрылымның атауы оның белгілі бір функцияны орындауына байлынысты беріледі. Мысалы: құрылғы; күшейткіш; салыстыру блогы; басқару блогы; орындаушы құрылғы және т.с.с. Алгоритмдік құрылым (сұлба) – АБЖ-ның алгоритмдік сипаттағы ақпаратын түрлендіріп және ӛзімен бірге ӛзара байланысқан алгоритмдік буындардың құрылымын (сұлбасы) к+ ӛрсетеді. Мұндағы алгоритмдік буын – АБЖ-ның алгоритмдік құрылымының бӛлшегі, анықталған математикалық немесе логикалық алгоритмнің дабылын түрлендіруші. Егер алгоритмдік буын бір ғана қарапайым математикалық немесе логикалық операцияны орындаса, онда оны қарапайым алгоритмдік буын деп атайды. Сұлбаларда алгоритмдік буындарды тіктӛртбұрыштармен белгілейді, олардың ішіне ӛзіне сай дабыл тҥрлендіруші операторлар жазылады. Кейде операторлардың орнына формальды тҥрде ауқымды кіріс, шығыстары немесе графикалық ӛтімділік функциясы жҥргізіледі. Алгоритмдік буындарды келесі тҥрлерге бӛледі:

статикалық;

динамикалық;

арифметикалық;

логикалық.

Конструктивтік құрылым (сұлба) - АБЖ–ның нақты сұлбалы, конструктивті және басқада қайтарымды ққрылымдарының (сұлба) орындалуы.

Конструктивтік сұлбаларға жататындары: киниматикалық құрылғының сұлбасы , электрикалық байланыстың приципиалды және монтаждық сұлбасы және т. б. АТБ АБЖ–ның математикалық модельдерімен жұмыс жҥргізетіндіктен, функционалдық және алгоритмділікке қарағанда конструктивтік сұлбалар оларды аз дәрежеде қызықтырады

3-8.Датчиктер

Диагностикалық мақсаттарда адам ағзасындағы түрлі физиологиялық шамаларды өлшеуге тура келеді. Олардың көбінің табиғаты электірлік болмағандықтан ағзада ешқандай биоэлектірлік өзгерістер тудырмайды. Мысалы тамырдағы қан қысымы, жүрек соғуы, дене температурасы, т.б. физиологиялық факторлар (өзгерістер) жатады. Мұндай шамаларды тіркеу датчик деп аталатын құрал арқылы іске асырылады. Датчик деп электрлік емес шамаларды пропорционалды түрде электрлік сигналдарға айналдыратын құралды атайды. Медициналық датчиктер зерттелінетін ағза мен оны тексеретін, алынған мәліметті тіркейтін құрал арасын байланыстыратын бөлік қызметін атқарады.

Датчикке сырттан әсер ететін, яғни түрлендірлетін (өлшенетін) шаманы Х- кіріс сигналы деп, ал түрлендірілген (өлшенген) шамалардың әсерінен датчикте пайда болған электр сигналын, яғни ток күшін, кернеуді, кедергіні, жиілікті Y- шығыс сигналы деп атайды. Кіріс сигналына қан қысымын, ұлпаның қанға толуын, жүректің соғуы н т.б. физиологиялық мәліметтерді, сондай –ақ химиялық (концентрация, тығыздық), механикалық (орын ауыстыру, жылдамдық) және физикалық (температура, ылғалдылық, жарықталыну, т.б.) шамаларды жатқызуға болады.

Датчиктердің Y- шығыс сигналының Х кіріс сигналына функционалды тәуелділігін Y=f(X), не оның графигін датчиктердің сипаттамалары деп, ал S=dYdX өрнегімен анықталынатын шаманы датчиктің сезгіштігі деп атайды. Сезгіштік шекарасы деп датчик сезе алатын кіріс сигналының ең аз өзгерісін атайды.

Датчиктер генераторлы және параметрлі деген топтарға бөлінеді. Генераторлыға өлшенетін шамалардың әсерінен датчикте электр қозғаушы күш (э.қ.к.) пайда болатындар жатады. Мұндай датчиктерге ток көздерінің қажетті жоқ. Параметрліге - өлшенетін шаманың әсерінен датчик параметрлерінің бірі (оның кедергісі, сиымдылығы, индуктивтілігі, өткізгіштілігі т.б.) өзгеретіндер жатады. Мұндай датчиктер сыртқы ток көздерінсіз жұмыс істей алмайды, әрі олар тізбектей жалғанады.

Мұндай датчиктер э.қ.к. пайда болуына байланысты мынадай түрлерге бөлінеді:

1.Термоэлектрлік. Датчиктің бұл түрі әр текті екі металл өткізгіш (терможұп) түйіспесінің (контактысының) температурасы әр түрлі болуы себепті тізбекте термо э.қ.к. пайда болуына негізделген. Егер өткізгіштің біреуінің температурасы тұрақты болса, онда пайда болатын термо э.қ.к. =f(T) екінші өткізгіш температурасына тәуелді болады. Температураны өлшеу үшін термо э.қ.к. өлшейтін милливольтметр шкаласын температура бойынша бөлсе жеткілікті.

Терможұп (терможұп-екі түрлі металл контактысы) арнаулы қоспалардан (платинородии-платина, мыс-констант, хромель-копель т.б.) жасалынады. Олар медицинада дене мүшесінің, ұлпа ішінің температурасын өлшеуде пайдаланады.

2.Индукциялы. Датчиктің бұл түрі өлшенетін шаманың әсерінен контурды (катушканы) қиып өтетін магнит ағынының өзгеру салдарынан, сол контурда пайда болатын индукциялы э.к.қ. пайда болуына негіздлген. Э.қ.к. шамасы электромагниттік индукция заңына сәйкес шамаға тең.

Мұндай датчиктер көмегімен жылдамдықты, егер алынған сигналды дифференциалдаса онда үдеуді, интегралдаса орын ауыстыруды өлшеуге болады. Сондай-ақ өкпені желдету, діріл параметрлерін, баллистокардиограммаларды тіркеу үшін қолданады.

3.Пьезоэлектрлік. Датчиктің бұл түрі өлшенетін шаманың әсерінен пьезокристалды деформациялау кезінде оның беттерінде екі түрлі электрлік зарядтардың пайда болуына негізделген. Пьезокристалл ретінде кварц, сегнет тұзы, керамика т.б. қолданылады. Мұндай деректер жылдам өзгеретін қысымның параметрлерін, механикалық кернеуді, артериялық және веналық қан қысымын, пульсті өлшеуде, фонокардиограмманы жазуда пайдаланады.

4.Оптикалық. Датчиктің бұл түрі фотоэффект құбылысына негізделген. Мұндай датчиктер ретінде вакуумды немесе вентильді фотоэлементтер қолданылады. Олар негізінен интенсивтілігі аз жарық ағынын, биолюминесценцияны, хемилюминесценцияны өлшеуде сондай-ақ кескіннің жарықтылығы күшейтуде, рентген және инфрақызыл сәулелерін көруде пайдаланады.

1. Реостатты. Бұл датчиктің негізгі элементі меншікті кедергісі үлкен өткізгіштен жасалған реостат. Өлшенетін шаманың әсерінен реостат тиегін жылжып, оның активті кедергісін өзгереді. Мұндай датчиктермен орын ауыстыруды, қысымды, сонымен қатар орын ауыстыруға түрлендірілетін шамаларды өлшеуге болады.

2.Сиымдылықты. Бұл датчиктің негізгі элементі - конденсатор. Өлшенетін шаманың әсерінен конденсатор астарларының ара қашықтығы мен диэлектрлік өтімділігі өзгереді, ол конденсатордың сиымдылығы мен сиымдылық кедергінің өзгеруіне алып келеді. Сиымдылықты датчиктер өте аз орын ауыстыруды, қалыңдықты, сұйық деңгейін, ауа ылғалдығын және зат құрамын өлшеуде қолданылады.

3.Тензометрлі. Датчиктің бұл түрі сыртқы әсер нәтижесінде өткізгіш кедергісінің өзгеруіне негізделген, яғни . Оның негізгі элементі -салыстырмалы тензосезімталдығы жоғары материал. Мұндай датчиктер деформацияны, механикалық кернеуді, күшті, күш моментін, қан тамыры қысымын өлшеуде, сондай-ақ пневмограмманы жазуда қолданады.

4. Индуктивті. Датчиктің бұл түрі катушка индуктивтілігінің катушка өзекшесінің орналасуына байланысты өзгеретіндігіне негізделген. Өзекшеге әсер ететін күш катушка индуктивтілігін, ягни тізбектің толық кедергісін өзгертеді, яғни . Датчик ортасындағы өзекшесі F күш әсерінен жылжыйтын катушкадан тұрады (1- сурет). Мұндай датчиктер орын ауыстыруды, қысымды, күш моментін т.б. физикалық факторларды тіркейді, сондықтан мұндай датчиктер ортопедияда, хирургияда т.б. салаларда қолданылатын материалдардың серпімділік қасиетін зерттеуде қолданылады.

5. Терморезисторлы. Датчиктің бұл түрі жартылай өткізгіш кедергісінің температураға байланысты өзгеретіндігіне негізделген. Мұндай датчиктер медициналық термометрлерде қолданылады.

6. Фоторезистор. Датчиктің бұл түрі жартылай өткізгіш кедергісінің жарық ағынына байланысты өзгеретіндігіне негізделген. Мұндай датчиктер перифериялық қан тамырлардағы оксигемоглобинді анықтауда, ұлпаның қанмен қамтамасыз етілуін тексеруде қолданылады.