Конспект лекцій з дисципліни: «Автоматизація виробничіх процесів та мікропроцесорна техніка»

Воздействием называют какой-либо фактор, влияющий на работу системы автоматического управления.
Управляющее воздействие u изменяет количе­ство энергии или вещества, подводимого к объекту, обеспечивая этим изменение его состояния в соответствия с заданием.
Воздействия Z , изменяющиеся при работе системы и нарушаю­щие требуемую функциональную связь между x и y называются возмущающими или возмущениями. Они делятся на основные Z и второстепенные (помехи) Z . Основные возмущающие воздействия сильно влияют на управляемый процесс и, как правило, прило­жены к объекту. К ним относятся нагрузка объекта управления, влияние температуры, влажности и т. п. Помехи — это многочис­ленные воздействия, слабо влияющие на ход процесса. К ним можно отнести колебания напряжения в сети переменного тока, изме­нения сопротивлений цепей, воздушные зазоры и упругие дефор­мации в деталях и т. п. Помехи могут воздействовать на часть или на все элементы системы.
Управляющее устройство УУ, преобразующее информацию, принято называть автоматом [6]. Современные САУ должны проектироваться на дискретных (цифровых) автоматах – на базе микроконтроллеров.
Системы автоматического управления (САУ) классифицируются по ряду признаков, характеризующих различные их особенности. Основные:
1. По типу контура управления: разомкнутые, замкнутые.
2. По принципу управления: по отклонению, комбинированные, адаптивные.
3. По характеру изменения задания: стабилизирующие, про­граммные, следящие.
4. По характеру сигнала: непрерывные, дискретные (импульс­ные, релейные, цифровые).
5. По виду вспомогательной энергии: электрические, пневма­тические, гидравлические, комбинированные.

Разомкнутой называется система управления, в которой для формирования управляющего воздействия не используется информация о состоянии выходных параметров объекта управления.
Замкнутая САУ, в которой управляющее воздей­ствие вырабатывается в функции отклонения действительного значения управляемой величины от ее заданного значения, назы­вается системой автоматического регулирования (САР). В САР используется принцип управления по отклонению. Управле­ние в таких системах называют регулированием, управляющее устройство — регулятором, а управляемую величину — регулируе­мой величиной. В таких системах существует обратная связь между входом и выходом. САР широко используются для автоматизации технологических процессов. Например, при автоматизации процесса выемки угля используются автоматические регуляторы нагрузки очистных комбайнов; при автоматизации вентиляции шахты- системы автоматической стабилизации температуры подаваемого в шахту воздуха; при автоматизации подъема – САР скорости шахтной подъемной установки и т.д.
В комбинированных САУ создаются две цепи воздействий – по заданию и по возмущению, и управляющее воздействие формируется согласно оператору

Y(t)=A [e(t)] + A [z(t)],

где e(t)=x (t) – x(t) – сигнал рассогласования (ошибки); z(t) – возмущающее воздействие.
Примером комбинированной САУ является автоматическая система подогрева воздуха в шахтном стволе.
Адаптивные САУ – системы, управляющие объектами с переменными свойствами и условиями функционирования, например: добычными механизмами, в процессе работы которых затупляются режущие элементы, изменяются физико-механические свойства горного массива; подъёмными установками, у которых от цикла к циклу может изменяться масса скипа (как следствие для этих объектов изменяются передаточный коэффициент и постоянная времени). Такие объекты, для которых изменяются собственные параметры и параметры внешних воздействий называются объектами с неполной информацией. Адаптивные САУ, кроме основного управляющего устройства, имеют дополнительное автоматическое устройство, которое вырабатывает корректирующие воздействия таким образом, чтобы автоматическая система в целом осуществляла заданный алгоритм функционирования. Алгоритм функционирования адаптивной системы обычно предписывает максимизацию показателя качества, который характеризует либо свойства процесса управления в автоматической системе (быстродействие, точность и т.д.), либо свойства процессов протекающих в управляемом объекте (производительность, извлечение полезного ископаемого и т.д.). Управление, во время которого происходит изучение характеристик объекта, называется дуальным.
Стабилизирующие CАУ - поддерживают управляемую величину на заданном постоянном уровне, например, стабилизация нагрузки очистного комбайна.
Программные САУ – изменяют управляемую величину в соответствии с заранее заданной функцией какого-либо параметра (времени, пути и т.д.), например, САУ шахтной подъемной установки.
Следящие САУ - изменяют управляемую величину в соответствии с действующей на входе системы переменной величиной, закон изменения которой заранее неизвестен. Например, САР производительности компрессорной станции, обеспечивающая производство сжатого воздуха в соответствии с потреблением, имеющим случайный характер изменения во времени.
Непрерывные САУ – имеют на входе и выходе всех элементов сигналы, представляющие собой непрерывные функции времени.
Дискретные САУ – имеют по крайней мере один элемент, преобразующий непрерывный входной сигнал в дискретный. Непрерывный входной сигнал квантуется в импульсных – по времени, в релейных – по уровню, в цифровых – по времени и уровню.