Технологический процесс как объект управления

1.1. Базовые понятия и определения из области автоматического управления

Управлением называют совокупность действий, обеспечивающих заданное состояние объекта управления.

В настоящем курсе под объектами управления подразумевается технологическое оборудование и технологические системы различного назначения (система подачи в зону сварки защитного газа, например), т.е. технические объекты.

Автоматизация любого технологического процесса как нечто целого начинается с автоматизации его элементарных операций, выполняемых отдельными элементарными функциональными устройствами, которые следует понимать как элементарные объекты управления. В частности, таким объектом управления, например, может быть привод подачи электродной проволоки или электромагнитный клапан подачи защитного газа, или сварочный трансформатор, или любой другой отдельный механизм.

Рабочее состояние таких объектов может быть задано или циклом их работы в терминах «включен» – «отключен», или совокупностью рабочих значений параметров их режима (ток сварки, скорость сварки, расход защитного газа и т.д.).

И то и другое заданное по технологии состояние каждого объекта управления (ОУ) в автоматическом режиме его работы обеспечивается управляющим устройством (УУ). Объект управления и взаимодействующее с ним управляющее устройство называют системой управления.

Систему управления называют автоматизированной, если отдельные функции УУ в ней выполняет человек. Систему называют автоматической, если человек не участвует в процессах воздействия на предмет труда и управления этими воздействиями.

Воздействие управляющего устройства на объект управления осуществляется по каналу прямой связи,воздействие объекта управления на управляющее устройство - по каналу обратной связи (канал контроля).

Под обратной связью понимают передачу информации (сигнала) о состоянии объекта с его выхода (выход системы) на вход системы (вход управляющего устройства).

Систему автоматического управления называют замкнутой, если в ней использованы каналы и прямой, и обратной связи

(рис. 1,а); систему автоматического управления называют разомкнутой, если канал обратной связи отсутствует (рис. 1,б); систему называют системой автоматического контроля, если отсутствует канал прямой связи (рис. 1,в).

а) в)

Рис.1. Блок-схемы систем управления: а) - замкнутой;

б) - разомкнутой; в) - системы контроля

(Автоматический контроль – самостоятельная научная область, поэтому в задачу настоящего курса вопросы построения и принципы работы систем автоматического контроля не включены).

Соответственно двум способам задания состояния ОУ можно выделить в качестве самостоятельных и два вида управления.

Первый вид – управление циклом работы технологического оборудования. Задача этого вида управления – обеспечить заданную последовательность выполнения элементарных операций.

Второй вид – регулирование. Задача этого вида – обеспечить величину регулируемого параметра (при воздействии на него внешних и внутренних возмущающих воздействий) равной его заданному значению с требуемой точностью.

Вопросы, связанные с изучением того и другого вида управления, составляют содержание настоящего пособия.