2 of 31

Основные понятия и определения теории автоматического управления

Министерство образования и молодежной политики� Свердловской области � ГАПОУ СО «Уральский колледж технологии и предпринимательства»

Екетеринбург

2021

Профессия СПО 29.01.29. «Мастер столярного и мебельного производства»

3 of 31

Материал обязательный для самостоятельного изучения�(слайды с 24 по 32)�

В рабочей тетради зафиксировать основные определения

4 of 31

Автоматизация производства - это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.

Термин «Автоматизация производства» возник в 20-е годы XX века

5 of 31

Станки с ЧПУ (числовое программное управление), впервые появившиеся на рынке ещё в 1955 году. Массовое распространение началось лишь с применением микропроцессоров.

Элементы автоматизации производства

6 of 31

Промышленные роботы, впервые появившиеся в 1962 году. Массовое распространение связано с развитием микроэлектроники

7 of 31

Роботизированный технологический комплекс (НТК), впервые появившиеся на рынке ещё в 1970-80 годы. Массовое распространение началось с применением программируемых систем управления.

8 of 31

Гибкие производственные системы, характеризуемые сочетанием технологических единиц и роботов, управляемые ЭВМ, имеющие оборудование для перемещения обрабатываемых деталей и смены инструмента.

9 of 31

Автоматизированные складские системы. Предусматривают использование управляемых компьютером подъемно-транспортных устройств, которые закладывают изделия на склад и извлекают их оттуда по команде.

10 of 31

Системы контроля качества на базе ЭВМ — техническое приложение компьютеров и управляемых компьютерами машин для проверки качества продуктов.

11 of 31

Система автоматизированного проектирования (CAD) используется проектировщиками при разработке новых изделий и технико-экономической документации.

12 of 31

Системы управления

13 of 31

Система управления — систематизированный (строго определённый) набор средств сбора сведений о подконтрольном объекте и средств воздействия на его поведение, предназначенный для достижения определённых целей.

Объектом системы управления могут быть как технические объекты, так и люди. Объект системы управления может состоять из других объектов, которые могут иметь постоянную структуру взаимосвязей.

Системы управления с участием людей как объектов управления зачастую называют системами менеджмента, то есть автоматизированным управлением.

14 of 31

Техническая структура управления — устройство или набор устройств для манипулирования поведением других устройств или систем.

Объектом управления может быть любая динамическая система или сё модель.

Состояние объекта характеризуется некоторыми количественными величинами, изменяющимися во времени, то есть переменными состояния.

15 of 31

Структуры управления разделяют на два больших класса:

Автоматизированная система управления (АСУ) — с участием человека в контуре управления

Система автоматического управления (САУ) — без участия человека в контуре управления

16 of 31

Система автоматического управления, как правило, состоит из двух основных элементов — объекта управления и управляющего устройства.

Объект управления — изменение состояния объекта в соответствии с заданным законом управления. Такое изменение происходит в результате внешних факторов, например, вследствие управляющих или возмущающих воздействий.

17 of 31

Системы автоматического регулирования

Системы автоматической стабилизации. Выходное значение поддерживается на постоянном уровне (заданное значение — константа). Отклонения возникают за счёт возмущений и при включении

Следящие системы. Входное воздействие неизвестно. Оно определяется только в процессе функционирования системы. Ошибки очень сильно зависят от вида функции f(t).

Системы программного регулирования. Заданное значение изменяется по заранее заданному программному закону f. Наряду с ошибками, встречающимися в системах автоматического регулирования, здесь также имеют место ошибки от инерционности регулятора

18 of 31

САУ по виду информации в управляющем устройстве:

Замкнутые САУ

В замкнутых системах автоматического регулирования управляющее воздействие формируется в непосредственной зависимости от управляемой величины.

Разомкнутые САУ

Сущность принципа разомкнутого управления заключается в жёстко заданной программе управления.

19 of 31

Автоматизированная система управления (сокращённо АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, а также персонала, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия.

АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин «автоматизированная», в отличие от термина «автоматическая», подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.

20 of 31

Создателем первых АСУ в СССР является доктор экономических наук, профессор, член- корреспондент Национальной академии наук Белоруссии, основоположник научной школы стратегического планирования Николай Иванович Ведута.

Он руководил внедрением первых в стране автоматизированных систем управления производством на машиностроительных предприятиях.

21 of 31

Состав АСУ

В состав АСУ входят следующие виды обеспечений:

Информационное
Программное
Техническое
Организационное
Метрологическое
Правовое
лингвистическое.

22 of 31

Функции АСУ

Функции АСУ устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ. Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций.

Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

- планирование и (или) прогнозирование;

- учет, контроль, анализ;

- координацию и (или) регулирование.

23 of 31

Виды АСУ

Автоматизированная система управления технологическим процессом или АСУ ТП — решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте.

Автоматизированная система управления производством (АСУ П) — решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику.

24 of 31

Усилители, стабилизаторы, переключающие устройства.

Назначение, виды, общее устройство

25 of 31

Усилитель — элемент системы управления (или регистрации и контроля), который повышает мощность сигнала за счет внешнего источника питания.

Термин усилитель в своём первичном значении относится к преобразованию (увеличению, усилению) одной из характеристик исходного входного сигнала (будь то механическое движение, колебания звуковых частот, давление жидкости или поток света), при этом вид сигнала остаётся неизменным (остаётся механическим движением и т. д.).

26 of 31

Активный усилитель — усиление сигнала осуществляется за счёт энергии внешнего источника: усиливается исходное механическое движение, за счёт внешней энергии. В электрических усилителях увеличивается амплитуда исходного сигнала (по напряжению и силе тока), в фотоумножителях — усиливается интенсивность исходного светового потока. В активных усилителях часто используется обратная связь: положительная — для повышения чувствительности, и отрицательная — для улучшения точности/стабильности.

Типы усилителей

Усилители звукового и видео сигнала

27 of 31

Пассивный усилитель — усиление одной (необходимой) характеристики сигнала осуществляется за счёт уменьшения других характеристик: например, домкрат (а также тисы, ручная таль, рычаг) является усилителем — движения (силы) руки — за счёт скорости (эта характеристика сигнала уменьшается). Мухобойка, теннисная ракетка — для сравнения — являются усилителями скорости (за счёт уменьшения силы и/или времени воздействия).

пассивный приёмо-передатчик

Пассивный усилитель видеосигнала для витой пары

28 of 31

Резонаторы и экраны — виды пассивных усилителей, применяемых для усиления периодических (гармонических) колебаний в приёмниках и передатчиках звуковых и радиоволн (происходит усиление рабочей полосы в выбранном направлении за счёт уменьшения общей полосы и других направлений приёма/излучения).

29 of 31

Зеркала и линзы — аналогично предыдущему, для оптики, происходит усиление для выбранного участка (угла) наблюдения/освещения, в ущерб остальным (участкам, углам). Сюда относятся все оптические системы от лупы до телескопа.

30 of 31

Системы с накоплением энергии — виды пассивных усилителей, в которых большую часть времени происходит только накопление энергии сигнала (подаваемой относительно равномерно), и меньшую часть времени (чаще — импульсно) — отдачу накопленного и усиленного сигнала па выходе

31 of 31

�

Увеличитель — практически полный синоним слова «усилитель», однако чаще употребляется для устройств, увеличивающих линейные размеры сигнала, что характерно для оптики (фотоувеличитель, увеличительное стекло). Устоявшиеся термины: «увеличитель сцепного веса», «увеличитель крутящего момента»
Ускоритель — устройство, увеличивающее скорость совершения процесса или движения частиц.
Умножитель — вид усилителя, в котором увеличение характеристики сигнала происходит в кратное число раз (соответственно числу ступеней). Примеры: умножитель напряжения, умножитель частоты, фотоэлектронный умножитель