Элементы автоматических систем

Любая автоматическая система состоит из отдельных, связанных между собой конструктивных элементов.

Рисунок 1

ОУ - Объект (контроля, регулирования, управления и т.п.) –– устройство или совокупность устройств, у которых регулируются, контролируются или управляются один или несколько параметров.

УУ – Устройство управления (управляющее устройство) – техническое устройство, воздействующее на объект управления в соответствии с программой управления.

ИУ – Исполнительное устройство создает управляющее воздействие на объект управления.

ЗУ – Задающее устройство (элемент настройки) – служит для задания требуемого значения регулируемой величины.

Д – Датчик (воспринимающее устройство, первичный преобразователь, датчик обратной связи) – измеряет управляемые величины и, при необходимости, преобразует их в другие, для удобства передачи, обработки или хранения контролируемых параметров.

СУ – Сравнивающее устройство – сравнивает заданное значение регулируемой величины с ее действительным значением на выходе объекта управления. Полученная разность сигналов называется сигналом рассогласования или сигналом ошибки.

Вспомогательные устройства – переключают, защищают, сигнализируют, усиливают элементы схемы и сигналы в них для улучшения качества процесса регулирования, управления, контроля и т.п.

Управление – это преднамеренное воздействие на объект управления, обеспечивающее достижение определенных самим технологическим процессом целей.

Если управление осуществляется без непосредственного участия человека, то оно называется автоматическим, а если с участием, то ручным.

Автоматическим управляющим устройством (АУУ) называют техническое устройство, осуществляющее воздействие на объект управления, в соответствии с заложенным в нем алгоритмом управления. АУУ воздействует на ОУ через орган управления. Совокупность ОУ и АУУ взаимодействующих между собой, в соответствии с алгоритмом управления называют системой автоматического управления (САУ).

Из всех операций управления ТП объединенных определением САУ наибольший интерес для практических целей представляют операции по поддержанию или изменению показателей процесса.

Такого рода операций получили название процесса регулирования. Техническое устройство, предназначенное для автоматического поддержания постоянного значения показателей процесса регулирования или изменения этих показателей по какому-либо требуемому закону называют автоматическим регулятором (АР). Совокупность органов регулирования (ОР) с АР называют системой автоматического регулирования (САР).

Любой процесс управления в каждый элемент времени характеризуется одним или несколькими показателями, которые отражают физическое состояние объекта (температура, давление, напряжение и т.п.). Эти показатели могут изменяться по определенному закону (алгоритму) или оставаться постоянной. Такие показатели называются регулируемыми параметрами управляемого процесса.

Рисунок 2

Для нормального (заданного) протекания технологического процесса на вход системы автоматики по определенному алгоритму подаются задающие (внешние) воздействия.

Для выполнения функции управления между УУ и ОУ действуют управляющие (внутренние) воздействия.

Однако в реальных системах на объект могут действовать заранее не планируемые воздействия (помехи), которые затрудняют процесс управления. Они называются возмущающими воздействиями. Иногда на один объект может действовать несколько возмущающих воздействий.

Для возможности контроля параметров объекта управления и для улучшения характеристик систем автоматики предусматривают линии обратной связи.

Линии обратной связи – это линии связи, по которым информация передается в обратном направлении по сравнению с управляющими воздействиями.

В автоматических системах используются следующие виды обратной связи:

- положительная обратная связь – знак сигнала обратной связи и задающего воздействия совпадают;

- отрицательная обратная связь - знак сигнала обратной связи и задающего воздействия не совпадают;

- жесткая обратная связь - передаваемое воздействие зависит только от регулируемого параметра и не зависит от времени (работает постоянно);

- гибкая обратная связь – действует только в переходном периоде, т.е. существует только тогда, когда управляемая величина изменяется во времени;

- главная обратная связь – соединяет выход системы автоматики с ее входом, т.е. связывает управляемую величину с задающей величиной от задающего устройства;

- дополнительная обратная связь – передает сигнал воздействия с выхода какого-либо элемента системы (например, усилителя) на вход любого предыдущего элемента для улучшения характеристики отдельных элементов системы.