Автоматические системы управления — это набор аппаратного и программного обеспечения, который предназначен для управления различными процессами в автоматическом режиме.
Введение
Если производственные и функциональные процессы будут осуществляться без непосредственного участия в них людей, то это позволить уменьшить расходы на обслуживание объекта управления, а для отдельных сфер это также приведёт к росту качества выпускаемой продукции. Невзирая на бурный прогресс в сфере электроники, большинство систем всё ещё зависят от человека, являющегося оператором, что определяется, в том числе, и наличием сложностей реализации передовых методов производственного контроля.
На текущий момент автоматические системы управления являются наиболее перспективной формой реализации производственной деятельности, которая, при этом, влечёт за собой и новые технологические проблемы.
Теория и принципы автоматического управления
Первоначально автоматическое управление считалось одним из разделов технической механики. К примеру, специалисты данного направления занимались разработкой принципов управления электрическими машинами, а также паровыми котлами, но всё в границах электротехнических устройств. С течением времени и дальнейшим развитием теории систем автоматического управления, она начала заниматься определением функциональных органов рабочих структур как полноформатных объектов, которые непосредственно влияют на производственные процессы. То есть, была определена некая общность взаимозависимых процессов управления, связанных одной динамической моделью.
Сегодня специалисты по автоматическим системам разрабатывают принципы их формирования, а также изучают процессы, происходящие в готовых моделях. Качество функционирования, точность и адаптационная гибкость систем зависят от таких факторов, как условия функционирования, предназначение системы, конструктивные особенности и так далее.
При проектировании автоматических систем управления главным и определяющим фактором является формирование алгоритма работы устройства. На начальном этапе проектирования набираются требуемые исходные данные, а именно:
- Набор свойств объекта управления.
- Список задач управления.
- Характеристики внешних условий.
- Набор требований к точности процесса управления.
- Другие необходимые данные.
Затем вырабатываются необходимые технические и эксплуатационные параметры управляющего автоматической системой контроллера. Конструкция данного компонента, являющегося центральным функциональным органом, похожа на технический исполняющий механизм, который станет посылать команды управляемому объекту. Эта инфраструктура принимает сигналы от рабочих системных компонентов, свойства которых задаются единожды в самом начале и могут изменять только отдельные значения, но тоже в определённых границах.Это условие является принципом неизменной структурной организации системы управления. Она считается неизменной с той точки зрения, что её параметры заданы ещё до реализации управляющего алгоритма.
Чтобы повысить точность контроля и уменьшения вероятности появления ошибок, существует принцип компенсации, который должен быть заложен в алгоритм работы автоматической системы управления. Наличие контуров компенсации в алгоритме сопряжена с недостатками прямого автоматического контроля. К примеру, если системой управляет человек-оператор, то он способен периодически изменять структуру действующих команд согласно колебаниям самых незначительных воздействий на систему. Автоматическая система управления учитывает только ограниченный список условий и текущих параметров управляемого объекта. Возникающие отклонения регулируемого значения от заданной величины должны компенсироваться за счёт наличия обратной связи. Специально, чтобы выполнить такие корректировки, контуры управления должны оснащаться дополнительными командными каналами, которые в непрерывном режиме осуществляют стабилизацию динамических свойств системы. Данные принципы заложены в функционирование многоконтурных систем, имеющих многосвязное управление или одновременную регулировку набора параметров объекта управления.
Классификации систем автоматического управления
Автоматические системы управления подразделяются главным образом по следующим признакам:
- Поставленным целям контроля.
- Методам трансляции команд.
- Топологии контурных (обратных) связей.
По поставленным целям контроля, системы автоматического управления делятся на следующие типы:
- Системы программного управления.
- Следящие системы.
- Иные системы, действующие чётко по заданным параметрам.
На данный момент, с развитием интеллектуальной организации контрольных функций, стали сложнее и задачи, решаемые автоматическими системами управления. В принципе, возможен целый набор задач, для разрешения которых применяются не только исходные информационные данные, но и совокупность динамических показаний, выведенная согласно определённым алгоритмам с использованием сигналов от подсоединённых измерительных устройств.
По методам передачи (трансляции) команд и управления в общем, системы автоматического управления делятся на:
- Самонастраивающиеся системы.
- Самоорганизующиеся системы.
- Самообучаемые системы.
Непосредственная взаимосвязь среди элементов системы управления может быть основана на аналоговых принципах или на новейших беспроводных модулях информационного обмена.
Различие между методиками формирования управляющих алгоритмов определяет присутствие принципиальных отличий в существующих системах автоматического управления. Например, система регулировки частоты вращения электродвигателя достаточно проста. Структурная же организация управления сложными автоматическими системами может потребовать при её проектировании не только учитывать теоретические методики вычислений, но и использование методов моделирования.
