Автоматическая система управления: Системы автоматического управления — Группа компаний Комита

Содержание

Автоматическая система управления — что это? Отвечаем на вопрос. Технологическое обслуживание, принципы и функции

Избавление производственных и функциональных процессов от непосредственного участия человека позволило сократить затраты на обслуживание управляемого объекта и в некоторых областях улучшить качество выпускаемого продукта. Несмотря на активное развитие электроники, многие системы пока еще остаются зависимыми от операторов, что обуславливается также и сложностями внедрения новых моделей производственного контроля. На сегодняшний день автоматическая система управления – это одна из самых перспективных форм осуществления производственной деятельности, которая, впрочем, ставит перед пользователями и новые технологические задачи.

Теория и принципы автоматизации

Изначально концепция автоматического управления развивалась как один из разделов технической механики. В частности, специалисты в этом направлении разрабатывали принципы управления электрическими машинами и паровыми котлами, но не выходя за рамки электротехники. По мере своего развития теория систем автоматического управления стала определять функциональные органы рабочей структуры в качестве полноценных объектов, влияющих на производственный процесс. Таким образом была выявлена целая общность взаимосвязанных процессов управления, заключенных в одну динамическую модель. На современном этапе развития теоретики автоматических систем изучают принципы их построения, а также закономерности процессов, протекающих внутри готовых моделей. На качество работы, точность и гибкость в плане адаптации систем оказывают влияние такие факторы, как условия работы, назначение устройства, конструкционные особенности и т. д.

Построение систем автоматизации

В процессе разработки управляющих систем на базе автоматики центральное место отводится созданию алгоритма функциональной структуры. На первом этапе построения собираются необходимые исходные данные, среди которых свойства управляемого объекта, задачи управления, характер внешних воздействий, требования к точности контроля и т. д.

Далее прорабатываются технико-эксплуатационные качества контроллера управления автоматическими системами. Устройство этой части как центрального функционального органа напоминает технический исполнительный механизм, который будет сообщать команды управляемому объекту. На данной инфраструктуре замыкается цепь рабочих элементов системы, свойства которой определяются один раз вначале и могут менять отдельные значения также в заданных диапазонах. На этом и основывается принцип неизменяемой структуры системы управления. Она остается неизменной в том смысле, что ее характеристики устанавливаются до непосредственного построения управляющего алгоритма.

Компенсирующий эффект в системах автоматизации

Принцип компенсации закладывается в алгоритм системы управления в целях повышения точности контроля и сокращения вероятности ошибок. Необходимость реализации компенсирующих контуров в алгоритме связана с несовершенством прямого автоматического контроля. Например, в процессе подачи сигналов оператор может регулярно менять конфигурацию действующих команд в соответствии с учетом мельчайших воздействий на систему. Автоматика, в свою очередь, просчитывает лишь ограниченные наборы условий и текущие свойства объекта.

Как же строится работа системы автоматического управления с эффектом компенсации? Возможные отклонения регулируемой величины от требуемых значений нивелируются путем воздействия через обратную связь. Специально для выполнения подобных корректировок управляющие контуры дополняются вспомогательными командными линиями, которые в постоянном режиме стабилизируют динамические свойства системы. На этих принципах работают многоконтурные системы с многосвязным управлением или одновременной регулировкой нескольких параметров целевого объекта.

Классификации автоматического управления

Управляющие системы этого типа в основном различаются по целям контроля, способу передачи команд и видам контурной связи. Изначально ставились задачи поддержки определенных законов измерения. В этой группе можно выделить системы программного управления, следящие устройства и другие механизмы, функционирующие строго по определенным параметрам. Сегодня же, по мере развития интеллектуальных принципов контроля, усложнились и задачи автоматических систем управления – это может быть целый комплекс задач, для решения которых используются не только заложенные оператором данные, но и динамические показания, выведенные по алгоритмам с применением и значений от сопряженного измерительного оборудования.

По способам трансляции команд и управления в целом выделяют самонастраивающиеся, самоорганизующиеся и самообучаемые системы. Непосредственно взаимодействие между компонентами управляющего устройства может базироваться на аналоговых контурах и современных беспроводных модулях.

Простые и сложные системы автоматизации

Разница между методами реализации алгоритмов управления позволяет обозначить принципиальные отличия в существующих системах автоматики. В качестве простейшего примера можно привести регулятор частоты вращения электродвигателя. Управляющим объектом выступает центробежный регулятор, управляемым – сам двигатель, а регулирующее воздействие осуществляется через настройку позиции дроссельной заслонки. И ключевая задача управления, и принцип ее реализации достигаются путем простейшего действия в процессе контроля вала вращения, связанного с маховым механизмом.

Структурная схема управления сложными системами требует в ходе разработки не только учета теоретических методов вычисления, но и подключения принципов моделирования. Могут задействоваться цифровые вычислительные машины, которые позволят просчитать автоматические системы управления процессами разного порядка. Кроме прямых эксплуатационных показателей в таких конфигурациях учитываются и косвенные факторы влияния наподобие нелинейности координат. Для сложных систем важны принципы гибкого динамического управления и обеспечение чувствительности контуров взаимодействия подсистем.

Функциональные задачи

В результате анализа целей управления формируется набор конкретных технологических функций, которые могут быть представлены в виде отдельных задач или комплекса операций. В общем виде элементы функционального действия основываются на следующих задачах:

  • Прогнозирование и планирование.
  • Контроль, учет и анализ.
  • Регуляция и координация.

На низших структурных звеньях реализуется точечный функционал автоматической системы управления – это операции формирования конкретных воздействий на подконтрольный объект. В частности, задачи обработки информации могут быть представлены хранением, поиском, отображением и преобразованием данных.

Техническое обеспечение автоматического управления

Хотя главной целью построения автоматических контроллеров является управляющий функционал, даже простейшие системы в обязательном порядке включают средства измерения и учета. От информационных датчиков, вычислительных машин и сенсоров на контроллеры поступают рабочие данные. Это показатели, на основе которых микропроцессоры, в частности, дают команды исполнительным механизмам. Например, автоматическое управление техническими системами на физическом уровне может реализовываться через электромагнитные устройства с элементами запорной арматуры. Более широкий охват имеют электродвигательные исполнительные средства, контролирующие работу оборудования, агрегатов и различной техники.

Техобслуживание автоматики

Поддержка исправного или работоспособного состояния элементов управляющего комплекса невозможна без проведения своевременного технического обслуживания. Это набор профилактических и ремонтных мер, который утверждается разработчиком системы или главным инженером на эксплуатирующем предприятии. В большинстве случаев техническое обслуживание систем автоматического управления предполагает выполнение следующих мероприятий:

  • Проверка внешнего состояния аппаратуры и механических агрегатов.
  • Чистка оборудования без вскрытия и монтажа.
  • Проверка работоспособности блокирующих механизмов и заземления.
  • Проверка надежности фиксирующих узлов – монтажных скоб, зажимных элементов, метизов, присоединения разъемов и полумуфт.
  • Проверка состояния электротехнических источников питания.
  • Ремонт, замена или восстановление поврежденных частей комплекса.

Обучение систем автоматического контроля и управления

Изменение условий работы большинства систем в современном мире обуславливает необходимость создания моделей их адаптации. Конечно, подобные задачи могут выполняться и вручную, но такой подход противоречит самой концепции автоматического управления. Поэтому создаются новые теории обучения, адаптации и самоорганизации контролирующих систем. Наиболее перспективными направлениями в этой области можно назвать системы обратной связи, устройства распознавания образов и теорию искусственного интеллекта. Объединяются же принципы обучения в каждом из этих случаев тем, что система самостоятельно выбирает тактику дальнейших действий исходя из широкого спектра данных о своем состоянии – на сегодняшний день уже стандартными стали сведения о температуре, влажности, вибрациях и т. д.

Заключение

Цели, которые ставят перед собой разработчики современных устройств контроля и управления, вышли далеко за пределы простых задач саморегуляции механизмов. В нынешнем понимании перспективная автоматическая система управления – это многофункциональный комплекс, способный выполнять задачи проектирования и обслуживать процессы коллективной коммуникации между группами сотрудников. Подобные системы требуют немалых затрат на внедрение и дальнейшее обучение, но снижение производственных расходов уже в процессе эксплуатации оправдывает такие вложения. Другое дело, что в некоторых областях автоматические обучаемые системы готовы предлагать возможности, на которые пока еще нет достаточного спроса.

Автоматизированная система управления технологическими процессами

Автоматизированная система управления технологическими процессами — совокупность аппаратно-программных средств, осуществляющих контроль и управление производственными и технологическими процессами, поддерживающих обратную связь и активно воздействующих на ход процесса при отклонении его от заданных параметров; обеспечивающих регулирование и оптимизацию управляемого процесса.

Классическая система АСУ ТП состоит из трех уровней:

Нижний уровень — контрольно-измерительные приборы и аппаратура (КИП и А)
Средний уровень — программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Верхний уровень — визуализация и хранение данных (SCADA)

КИП и А — контрольно-измерительные приборы и автоматика (КИП и А), обобщающее название всех средств измерения физических величин веществ, контрольно-измерительных приборов, используемых для автоматизации процессов и производств. Под определением КИП и А понимают не только оборудование производственной сферы, но также и например, счетчики электроэнергии и воды, регуляторы давления, автоматику для котельных и т. п.

ПЛК (PLC) были разработаны для замены релейно-контактных схем управления, собранных на дискретных компонентах: реле, таймерах, счетчиках, элементах жесткой логики. Отличие ПЛК от релейной схемы заключается в том, что в первом из них все алгоритмы управления реализованы программно. При этом надежность работы схемы не зависит от ее сложности. Использование программируемых логических контроллеров позволяет заменить одним устройством любое необходимое количество отдельных элементов релейной автоматики, что увеличивает надежность системы, минимизирует затраты на ее тиражирование, ввод в эксплуатацию и обслуживание. ПЛК может обрабатывать дискретные и аналоговые сигналы, управлять клапанами, приводами, преобразователями частоты и другими устройствами.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном или псевдореальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных в реальном времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.

Процесс разработки АСУ ТП регламентируется ГОСТ серии 34 и состоит из следующих шагов:

  • Обследование объекта автоматизации
  • Разработка ТЭО
  • Выбор и согласование программно-аппаратной платформы
  • Разработка проектной документации
  • Разработка программного обеспечения
  • Проведение экспертиз документации
  • Поставка оборудования
  • Строительные и электромонтажные работы
  • Пусконаладочные работы
  • Обучение персонала Заказчика
  • Гарантийное и пост гарантийное обслуживание

Что Компания “Арман” может предложить на рынке АСУ ТП, в каких сегментах рынка имеются компетенции:

  • Системы управления нефте и газопроводами (телемеханика и диспетчерские пункты). Система линейной телемеханики предназначена для контроля и управления технологическим оборудованием магистральных трубопроводов, включающим в себя: пункты контроля и управления, узлы запорной арматуры, станции электро химзащиты, камеры пуска и приема средств очистки и диагностики.
  • Системы телемеханики в электроэнергетике позволяют осуществлять автоматическое управление режимами работы электроэнергетических систем и объектов.
  • Автоматизация и диспетчеризация в области ЖКХ – ИТП, котельные, насосные станции, канализационные насосные станции, очистные сооружения, метантанки, автоматизация инженерных систем зданий:
    • АСУ электроснабжением
    • АСУ вентиляцией и кондиционированием
    • АСУ холодоснабжением и теплоснабжением
    • АСУ водоснабжением и канализацией
    • АСУ мониторинга состояния инженерных конструкций (СМИС/СМИК)
  • Системы технического и коммерческого учета энергоресурсов для предприятий, разработка планов энергосберегающих мероприятий для технологических линий.  Затраты на энергоресурсы — одни из самых высоких, могут достигать 60 % от себестоимости продукции. Внедрение Автоматизированной системы технического учета энергоресурсов (АСТУЭР) позволяет максимально точно определить долю энергоресурсов в стоимости продукции, спланировать их потребление и выявить очаги потерь. Ключевой этап создания АСТУЭР — предпроектное обследование. На основе информации о структуре предприятия, структуре потребления энергоресурсов, составе оборудования на площадках производится выбор центров энергозатрат (ЦЭЗ).
  • Системы экологического мониторинга, системы контроля загазованности, системы мониторинга и управления дорожным движением. Основные задачи экологического мониторинга Организация единой системы сбора и обработки данных наблюдений. Информационное обеспечение органов власти и управления информацией о состоянии ОС и проблемах охраны природы. Оценка и прогноз состояния объектов ОС. Оценка рисков от загрязнения ОС и разработка нормативов.
  • Важнейшая составляющая системы управления многофункциональными объектами со сложной инженерной инфраструктурой — Автоматизированная система диспетчерского контроля и управления:
    • производственными комплексами
    • промышленными предприятиями
    • офисными зданиями и торгово-развлекательными центрами

Преимущества диспетчеризации:

  • Постоянный централизованный контроль
  • Визуализация информации
  • Оперативное реагирование в аварийных ситуациях
  • Уменьшение влияния человеческого фактора
  • Оптимизация документооборота, системы отчетности

На данный момент времени мы переживаем очередной десяти летний виток обновления систем автоматизации, связанный со старением оборудования, а также появлением новых технологий. Таких, как интернет вещей, развитие систем искусственного интеллекта (“выращивание” одной функции занимает около 1-2-х месяцев), из этого вытекает потребность в новых методах диагностики промышленного оборудования, системах предиктивной аналитики отказов.

Использование технологии VR в условиях пандемии послужило толчком к развитию новых систем технической поддержки пользователей.

В последний год, несмотря на пандемию резко возросло количество запросов на автоматизацию новых горнообогатительных комплексов малого объема, портовых терминалов, инфраструктурных проектов (мосты, высотные комплексы), перерабатывающих зерновых комплексов и хранилищ.

Так же в ближайшей перспективе актуальными станут проекты реконструкции систем телемеханики высоковольтных электросетей.

Автор статьи:
Константин Ермаков
Системный архитектор по АСУТП

 

 

 

 

 

 

автоматизация процессов водоподготовки и водоочистки, АСУ, САУ, автоматические системы управления

НАЗНАЧЕНИЕ

Локальные системы автоматического управления (САУ) осуществляют поддержание заданных оптимальных режимов как в пусковых, так и в нормальных эксплуатационных условиях. Локальные САУ осуществляют функции измерения, контроля и регулирования основных технологических параметров, характеризующих состояние технологического процесса водоподготовки / очистки стоков. Количество регулируемых параметров в отдельно взятой локальной системе автоматического управления задается на стадии проектирования. Качество работы локальных систем управления во многом определяет стабильность и качество выходного продукта (воды).

СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА


ОПИСАНИЕ

Специалисты Воронеж-Аква готовы обеспечить полную автоматизацию процессов водоподготовки и очистки сточных вод, при которой участие человека сводится к минимуму.

Станция очистки сточных вод управляется промышленным контроллером и функционирует в автоматическом режиме. Все происходящие процессы контролируются и управляются автоматически. Участие человека в работе системы сведено к минимуму.

Для автоматизации процессов водоподготовки/ очистки стоков используются современные промышленные программируемые логические контроллеры, на базе которых строится система управления, в которой предусмотрена обработка аварийных ситуаций, дублирование управляющих сигналов, а так же блокировки, не позволяющие процессу выйти за пределы значений, безопасных для обслуживающего персонала и эксплуатации оборудования.

Контроллер по заданному программистами алгоритму выдает управляющие сигналы на блоки управления оборудованием: частотные регуляторы, контакторы, реле и собственные блоки управления оборудования.

На оператора возлагается лишь принятие наиболее важных решений. Для работы оператора существует удобная система управления установкой, позволяющая настраивать ее работу, менять параметры процесса, следить за его состоянием.

Все параметры выводятся на экран управления и доступны оператору в любое время, в автоматическом режиме его вмешательство не требуется.

На экране управления представлены все основные показатели процесса, а также выводятся предупредительные и аварийные сигнализации. При срабатывании критических аварийных сигнализаций контроллер автоматически скорректирует режим работы установки для недопущения аварийной ситуации.

Обратная связь с установкой происходит с помощью возвращаемых блоками управления оборудованием сигналов о работе или аварии, а также с помощью показаний датчиков, передаваемых на контроллер с помощью электрических сигналов.

Общий вид автоматического управления процессом водоподготовки/ очистки сточных вод позволяет с помощью различных интерфейсов или единичных электрических сигналов выдавать на системы управления Заказчика данные о состоянии работы установки.
Также существует возможность передачи данных по GPRS каналу на удаленные расстояния. Эти средства позволяют вести удаленный мониторинг и архив режимов работы установки за длительный промежуток времени.

Любая САУ может быть гибко адаптирована в соответствии с требованиями Заказчика под особенности конкретного объекта.

Особенности:

  • Надежность работы
  • Точность поддержания регулируемых параметров
  • Быстродействие

Типовые системы АСУ ТП – структура, функции и требования

Технологическое оборудование на промышленных предприятиях может управляться АСУ ТП (автоматизированной системой управления технологическим процессом).

Обычно такие системы устанавливают там, где на выходе получают завершенное изделие, и это может быть весь цех или только часть линии. Поскольку речь идет об автоматизации, то предполагается, что все устройства будут контролироваться человеком, оператором.

Построение системы АСУ ТП предполагает использование следующих связанных блоков: элементы автоматического управления, автоматизированные устройства, пульты управления процессом и программируемые логические контроллеры.

Все это работает в комплексе, и большая часть функций по прохождению технологического процесса возлагается как раз на автоматическую систему, действующую по заданному алгоритму.

Структура систем управления

Считается, что автоматическая система управления техпроцессом — это только один из подвидов в этой категории. Также может быть контроль на уровне предприятия или всей отрасли. Но и сами типовые системы АСУ ТП тоже различаются по структуре:

  • на нижнем, полевом, уровне располагаются все исполнительные механизмы и сенсоры, датчики;
  • на среднем — программируемые логические контроллеры, работающие по такому алгоритму: прием и обработка данных, выдача соответствующих управленческих команд;
  • на верхнем производится мониторинг работы, здесь уже привлекается оператор.
  • В более широком смысле системы управления и контроля АСУ ТП включают в себя:
  • технические средства для получения и передачи информации;
  • исполнительные устройства;
  • организующие и транслирующие программы, другие элементы программного обеспечения;
  • систему хранения справочной, оперативной, технологической информации;
  • инструкции для операторов;
  • собственно, самих операторов-технологов, которые могут вмешиваться в работу автоматизированной системы и несут за это ответственность.

Функции АСУ ТП

Современные системы АСУ ТП обеспечивают выполнение таких функций:

  1. Информирование. Производится сбор и обработка данных для контроля за прохождением техпроцесса, происходит контроль технологических параметров на их соответствие, проверяется, не достигнуты ли предельные нормы.
  2. Управление. На основании полученной информации система принимает решение о корректировке переменных, стабилизации всего процесса. Кроме того, подбирается оптимальный режим функционирования для каждого из участвующих в процессе агрегатов. Все управление оборудованием производится по связанной логической цепочке.
  3. Распознавание аварийный ситуаций при превышении установленных значений или достижении других «граничных норм». Тем самым обеспечивается общее повышение безопасности предприятия.
  4. Контроль за правильностью работы оборудования и сбора информации. Для этого используются всевозможные контроллеры и средства диагностики.

Описание функционирования систем АСУ ТП заключается в том, что оператор может управлять процессом дистанционного, со своего пульта, который может быть значительно удален от самого места проведения работ. При этом система будет своевременно предоставлять всю важную информацию и регистрировать контролируемые параметры и происходящие события.

Требования к системам АСУ ТП

Основные требования к таким системам — надежность, безопасность, оперативность срабатывания, простота в использовании.

Ключевыми стандартами, которыми руководствуются при создании этих систем, стоит назвать ГОСТы на информационные технологии — ГОСТ 34.601-90, ГОСТ 34.602-90 и ГОСТ 34. 201-90, а также методические указания с общими положениями РД 50-682-89 и РД 50-680-88.

Все виды систем АСУ ТП могут функционировать только в условиях надлежащей комплексной защиты. Необходима защита на программном и технологическом уровне. Так, нельзя допустить несанкционированный доступ, как и нельзя допустить, чтобы система останавливалась в результате ошибки оператора.

Чтобы обеспечить максимальную безопасность, все комплектующие системы тщательно проверяются. Защита устанавливается с помощью паролей, причем обычно делают два уровня доступа — для оператора и руководителя.

Buderus Logamatic TC100, Автоматическая система управления котла

Автоматическая система управления котла Buderus Logamatic TC100 – это программируемый комнатный регулятор-термостат с возможностью подключения к интернету для удаленного управления системой отопления и ГВС при помощи смартфона. Мобильное приложение для удаленного доступа Buderus Easy Control можно бесплатно загрузить с App store и Google play.

Преимущества регулятора Buderus Logamatic TC100

  • Интеллектуальная система управления с возможностью подключения к сети Интернет.
  • Для систем с отопительным контуром (без смесителя) и контуром горячего водоснабжения.
  • Сенсорный экран с удобным интерфейсом.
  • Удобное приложение Buderus Easymode (доступно на Google Play и App Store): режим самообучения, обнаружение присутствия, статистика о расходе газа.
  • Возможность получения данных о внешней температуре через Интернет
  • Быстрая установка (подключение через шину EMS).
  • Подключение через Wi-Fi к роутеру локальной сети.
  • Отопительная система подключается через регулятор Logamatic TC100 и роутер локальной сети.
  • Питание через провод шины EMS (отдельного источника питания не требуется).

Основные функции Buderus Logamatic TC100

  • управление контуром отопления (1) и ГВС;
  • погодозависимый режим;
  • работа по комнатной температуре;
  • работа по времени;
  • функция геолокации: термостат определяет присутствие смарт-устройства и начинает настройку системы;
  • функция «Самообучение»;
  • функция «Отпуск»;
  • оптимизация работы котла;
  • термическая дезинфекция;
  • определение присутствия жильцов;
  • таймер для душа;
  • аналитический блок: отображение статистики по расходу газа в виде графика в разделе «История работы».
Удобная установка и интуитивное управление

Система управления Buderus Logamatic TC100 устанавливается очень быстро. После установки регулятора Logamatic TC100 вы откроете для себя безграничные возможности дистанционного управления системой отопления и ГВС.

Одним касанием пальца можно регулировать комнатную температуру и настраивать режим подачи горячей воды. Посредством подключения через Wi-Fi к роутеру локальной сети система управления, а с ней и отопительная система, соединяются с Вашим смартфоном. Смартфон должен быть подключён к сети Интернет.

Статистика потребления газа и определение наружной температуры через Интернет

Система управления Buderus Logamatic TC100 обладает множеством инновационных функций, которые облегчают жизнь. При помощи приложения для смартфона можно в режиме реального времени видеть на дисплее расход газа и осуществлять контроль его потребления. Если нет датчика наружной температуры, то информация о наружной температуре может быть получена из сети Интернет.

Режим самообучения и обнаружение присутствия

Такие функции как обнаружение присутствия и самообучения помогают оптимизировать работу отопительной системы и сократить затраты. После активации функции самообучения в приложении программа записывает и сохраняет температуру, которая устанавливалась пользователем в течение 7 дней. Таким образом, TC100 распознает индивидуальный режим пользователя и, впоследствии, устанавливает желаемую температуру автоматически. При активации функции обнаружения присутствия определяется расстояние, на котором смартфон находится от дома. Термостат реагирует, когда жильцы покидают дом или возвращаются в него, и устанавливает соответствующую температуру в помещении.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ. С первых шагов цивилизации человек пытался механизировать труд. Он очень быстро нашел пути замены мускульной энергии механической; высшей точкой этого начального периода технического прогресса была промышленная революция 18 в. Новая эпоха началась, когда человек научился производить и распределять энергию. К 20 в. в передовых странах механическая энергия, получаемая от пара, текущей воды и электричества, в основном заменила энергию человека и животных. Когда стали доступны большие количества энергии, интерес общества сместился на управление такой энергией.

Следующий важный этап в развитии техники, называемый иногда второй промышленной революцией, начался в 1930-х годах. Эта революция была связана не с изобретением принципиально новых механических устройств, а скорее с реализацией некоторой идеи, а именно идеи саморегулирования (рис. 1), которая является фундаментальной характеристикой неисчислимых естественных процессов. Хотя существование саморегулирующихся процессов в природе было замечено людьми давно, только в 20 в. были сформулированы и систематически разработаны принципы автоматического регулирования. Применение этих принципов открыло новую эру в технике и промышленности. См. также АВТОМАТИЗАЦИЯ.

Понятие обратной связи.

Важной особенностью большинства управляемых процессов является обратная связь. Понятие обратной связи можно легко проиллюстрировать с помощью простого примера моряка, управляющего кораблем с помощью рулевого колеса (рис. 2). Штурвальный выдерживает курс судна в соответствии с заданными командами. Этот метод управления, обозначаемый термином «управление с разомкнутым контуром», страдает несколькими серьезными недостатками. Так, при изменении характеристик привода – исполнительного механизма, изменяющего положение руля, – судно будет сбиваться с курса, если рулевой не имеет никакой информации о действительном направлении движения.

Если бы рулевой постоянно следил за курсом судна по компасу, сравнивал его с заданным и вращал штурвал так, чтобы уменьшить выявленную ошибку, судно приблизительно выдерживало бы нужный курс (рис. 3). Можно заметить, что в этом случае штурвальный выполняет три основные функции – обнаруживает отклонение действительного исполнения от заданного, принимает решение о коррекции действия и реализует его с помощью штурвала. Эти действия по обнаружению и коррекции ошибки, а также по управлению показаны на рис. 3 как обратная связь от управляемой величины к управляющей. В такой системе фигурирует не только направление движения корабля, задаваемое положением штурвала, но и само положение штурвала зависит от этого направления. Взаимозависимость двух величин – положения штурвала и курса судна – определяет концепцию, называемую в инженерной среде обратной связью, а термин «автоматические системы управления» обычно относится к автоматическим системам, построенным на этой концепции; часто такие системы называются также «системами управления с обратной связью» или «системами с замкнутым контуром».

Теперь можно дать формальное определение систем с замкнутым контуром: система с замкнутым контуром есть система, в которой истинное состояние управляемой переменной (называемое «выход») непрерывно сравнивается с желаемым состоянием (называемым «вход»), и сигнал, пропорциональный разнице между этими двумя состояниями, воздействует на управляющий элемент с целью уменьшить ошибку. В этом определении ничего не говорится об энергии, требуемой для изменения выхода, или об энергии, имеющейся на входе. Как правило, на вход системы управления подается небольшая энергия, а энергия для выхода черпается из внешнего источника. Таким образом, особенностью большинства систем автоматического управления является значительное усиление мощности.

Принцип действия и проектирование.

Автоматические системы управления могут быть разделены на две основные группы: стабилизирующие и следящие. В следящих системах (сервомеханизмах) входной сигнал меняется произвольно и зачастую непрерывно, тогда как в стабилизирующих ему задается фиксированное значение, а цель управления – сохранить выход постоянным, несмотря на флуктуации нагрузки. Термостат, у которого выходом является фиксированная температура, и стабилизатор напряжения, выходом которого служит нужное напряжение в сети, являются примерами стабилизирующих систем. В качестве примеров сервомеханизмов можно назвать радиолокационные и артиллерийские системы наведения и автопилоты, управляющие положением и направлением движения летательных аппаратов. См. также СЕРВОМЕХАНИЗМ.

Автоматическая система управления не может функционировать без некоторой ошибки, потому что именно эта ошибка является источником управляющего сигнала. Задача проектировщика системы управления – сделать эту ошибку как можно меньше и тем самым увеличить чувствительность системы. Эта задача связана с определенными ограничениями, что становится ясно из следующего примера. Система управления с обратной связью, показанная на рис. 4, нужна для наведения тяжелого орудия с высокой точностью; она состоит из детектора ошибки, усилителя и серводвигателя. Ключевым элементом системы является прибор, который обнаруживает рассогласование угловых направлений цели и орудия, вырабатывая пропорциональный ему сигнал. Этот «сигнал ошибки», обычно очень малый, усиливается и прилагается в виде напряжения к одной из обмоток возбуждения электродвигателя, который развивает вращающий момент, пропорциональный указанному напряжению. Этот вращающий момент перемещает ствол орудия в направлении, приводящем к уменьшению ошибки.

Если направление на цель изменяется, то орудие следует за ним. Однако по инерции орудие будет проскакивать нужное положение, приводя к появлению ошибки с противоположным знаком. Это, в свою очередь, заставит серводвигатель повернуть орудие в обратном направлении. Следовательно, орудийный ствол может рыскать туда-сюда, проскакивая правильное положение. Такой режим работы системы управления называется «автоколебательным» и является принципиальным ограничением управления с обратной связью. (Например, при запаздывании сигнала обратной связи на 180° происходило бы усиление колебаний.) Поэтому главная проблема, которая встает перед проектировщиком систем управления, заключается в предотвращении неконтролируемых колебаний при одновременном сохранении высокой чувствительности системы к управляющему сигналу.

Первым очевидным решением является минимизация запаздывания сигнала обратной связи путем использования приборов с малым временем реакции. Это может улучшить устойчивость системы, но обычно не решает проблемы полностью. Кроме того, в большинстве практических ситуаций проектировщик вынужден использовать существующие элементы системы, что диктуется соображениями веса и стоимости.

Вторая и наиболее распространенная процедура – применение в контуре корректирующих звеньев (рис. 5), нейтрализующих эффект западывания. При отсутствии таких компенсаторов управляющий сигнал представляет собой усиленную ошибку и имеет тот же знак, что и ошибка. Если компенсатор вырабатывает составляющую сигнала, пропорциональную производной от ошибки по времени, то общий управляющий сигнал будет уменьшаться и станет отрицательным прежде, чем система «промахнется». Это воспрепятствует вхождению системы в режим автоколебаний. Такой способ компенсирующего управления называется «фазовым упреждением» или «управлением с дифференцирующей цепочкой».

Вернемся к нашему примеру об управлении курсом корабля. На любом достаточно большом корабле его реакция на поворот штурвала настолько замедленна, что, если рулевой перекладывает штурвал вправо только тогда, когда корабль явно отклоняется влево от правильного курса, это вызовет лишь увеличение амплитуды колебаний относительно курса. По этой причине рулевой должен предвидеть каждое отклонение и, чтобы уменьшить колебания, раньше перекладывать штурвал в противоположном направлении.

Другим видом компенсирующего элемента является прибор с интегрирующей цепочкой, который игнорирует малые быстро флуктуирующие сигналы ошибки и принимает во внимание только монотонную составляющую. Это уменьшает эффект обратной связи на высоких частотах, но сохраняет его силу на низких частотах. Поскольку большинство систем управления с обратной связью адекватно реагирует только на низкочастотные сигналы, такая компенсация повышает точность. В большинстве систем управления упомянутые компенсаторы могут быть механическими или электрическими, и проектировщик имеет полную свободу в их подборе для достижения наилучшей эффективности.

Еще один метод улучшения управления – введение дополнительных (вторичных) контуров обратной связи, в которых могут вырабатываться любые нужные составляющие сигнала. В конкретной ситуации проектировщику предоставляется выбор комбинации из самых последних методов, обеспечивающих правильное проектирование системы управления.

В рассмотренных выше случаях предполагается, что управляемый процесс или объект неизменны, а система управления и компенсирующие элементы подгоняются под процесс. С ростом потребности в управлении во многих отраслях промышленности и техники нет ничего необычного в том, что сами установки проектируются так, чтобы получить максимум преимуществ от использования последних достижений теории управления. В таких случаях сама установка становится частью системы управления. Действительно, по мере усложнения систем с обратной связью среди конструкторов и специалистов по управлению растет осознание того, что, хотя различные части системы, например ракеты, могут исследоваться и анализироваться независимо, сама система должна проектироваться как единое целое. Этот аспект проектирования сложных систем приобрел важное значение и получил название «системного анализа», или «системотехники». См. также СИСТЕМОТЕХНИКА.

Сложные системы управления.

Любые самые сложные системы управления – будь то самолет, ядерный реактор или даже государство – включают функции оценки состояния, выработки сигнала обратной связи и управления. Главная задача любой системы управления – сделать выходные сигналы близкими к нужным значениям как можно быстрее и точнее. Другой важной характеристикой системы управления является ее устойчивость, т.е. ситуация, когда ее выходные сигналы не превышают заданных пределов. Следовательно, устойчивость, быстродействие и точность рассматриваются в качестве основных целей при проектировании эффективной системы управления. Однако в некоторых системах увеличение быстродействия сверх определенного предела может вызвать снижение точности и даже привести к неустойчивости. Поэтому достижение наилучшего соотношения между этими характеристиками является одной из важнейших задач проектирования системы управления.

В динамической системе, т.е. в такой системе, характеристики которой изменяются в зависимости от времени и места, три фактора осложняют задачу управления: 1) система имеет большое число входов и выходов; 2) имеется неточность в измерении характеристик или знании системы; 3) поскольку характеристики системы все время изменяются, может оказаться затруднительным расчет требуемых управляющих сигналов.

Чтобы количественно оценить влияние входов системы на ее выходы, нужна математическая модель этой системы. Для этого может быть применен компьютер. Вообще, компьютер используется во всех сложных системах, выполняя операции оценки состояния, выработки сигнала обратной связи и управления. В 1960-х годах были разработаны основы современной математической теории оптимального управления. Они позволяют генерировать управляющие сигналы, которые оптимизируют тот или иной показатель эффективности – например, время, энергию, расход топлива или стоимость – в больших системах, для которых могут быть разработаны точные математические модели.

Адаптация, обучение и искусственный интеллект.

В реальном мире большинство систем не только изменяются в зависимости от времени и места, но и не могут быть представлены точными математическими моделями. Необходимость управлять такими системами привела к созданию новых теорий адаптации, обучения и самоорганизации. Это, в свою очередь, привело к появлению сложных систем управления с обратной связью, в которых компьютер выполняет эксперименты над системой, исследует ее характеристики в процессе работы и меняет стратегию управления. Можно сказать, что такие системы управления имитируют адаптивные способности живых организмов в изменяющихся и неопределенных условиях среды. Таким образом, вообще говоря, адаптивная система управления требует двух различных операций: идентификации характеристик управляемой системы и настройки параметров управляющей системы с учетом динамики управляемой.

Другой областью исследований, оказывающей существенное влияние на проектирование сложных автоматических систем, является теория обучения. Идеи, развитые в математической психологии, могут быть применены к проектированию систем, использующих обратную связь по состоянию, что позволяет выбрать оптимальное действие из конечного набора действий. Распознавание образов – одна из форм обучения, нашедшая применение в некоторых современных системах с обратной связью. Если управляемая система имеет конечное число состояний, а параметры оптимального управления, соответствующие каждому состоянию, сохраняются в памяти компьютера, то скорость адаптации системы управления может быть существенно повышена с помощью устройства распознавания. Например, на космическом корабле распознавание состояния по измерениям температуры, влажности, давления, вибраций, радиации и т.п. является задачей распознавания образов.

Кроме исследований, упомянутых выше, многое делается в области разработки искусственного интеллекта, который включает более высокие уровни обратной связи, такие, как поиск информации, перевод с одного языка на другой, игры, доказательство теорем и решение комплексных проблем. Эти идеи начинают находить применение в различных областях современной науки и технологии. Электроника и компьютерные технологии, особенно разработка микропроцессоров, открыли новые пути применения теорий управления, основанных на сложных формах обратной связи. Человечество вступает в эру, где какие-либо применения будут ограничиваться только состоянием теории и воображением проектировщика. См. также ИНТЕЛЛЕКТ ИСКУССТВЕННЫЙ; КОМПЬЮТЕР; ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ; ИНФОРМАЦИИ НАКОПЛЕНИЕ И ПОИСК; ИНФОРМАЦИИ ТЕОРИЯ.

Описание системы САУ9.1 — Тайбер

САУ9.1 ТБДР.468339.91.000

Концепция
Основные идеи и принципы, которыми мы руководствуемся при разработке и производстве Системы Автоматического Управления (автопилота) :

  • Минимизация участия оператора в процессе выполнения задачи беспилотным аппаратом, от предварительной подготовки и начала движения до полной остановки всех систем. Количество параметров телеметрии при полёте, например, может доходить до 200, и их анализ в режиме реального времени уходит за грани человеческих возможностей. Однако же, своевременность и правильность принятия решений во время движения объекта имеют критическое значение, поэтому максимальная автоматизация и возложение функций обработки данных на современные микропроцессоры является закономерным шагом в развитии систем управления движением. Именно полная автоматизация процесса контроля движением позволяет достигнуть максимальной эффективности и безопасности при выполнении задач беспилотным аппаратом;
  • Модульность. Модульная архитектура позволяет при необходимости легко изменять и расширять конфигурацию системы, например, для добавления функционала или чтобы повысить отказоустойчивость дублируя необходимые блоки. Также возможна интеграция новых типов полезной нагрузки;
  • Универсальность. Изначально система разрабатывалась как универсальная система управления подвижными объектами способная управлять и летающим крылом из класса ультралёгких ЛА, и бензиновым беспилотным вертолетом, и полноразмерным катером;
  • Постоянная эволюция системы. Наши специалисты последовательно работают над улучшением алгоритмов автопилота, схемотехники, конструктивной части, программного обеспечения станции управления. Мы получаем и анализируем данные о реальных испытаниях в различных условиях, произведённых как нашими испытателями, так и клиентами. Кроме того, постоянно отслеживаются и внедряются новые технологии, чипы, сенсоры, материалы;
  • Продукция производится по авиационным стандартам и соответствует высокой степени защиты от воздействий окружающей среды и других неблагоприятных факторов.

Назначение
Система САУ9.1 предназначена для автоматического, полуавтоматического и ручного управления подвижным объектом.
В настоящий момент разработаны конфигурации системы для следующих видов беспилотных аппаратов:

  • Самолеты для взлёта с полосы, полёта и посадки на полосу в полностью автоматическом режиме
  • Вертолеты с взлётом, полётом и посадкой в полностью автоматическом режиме
  • Катера
  • Аппараты легче воздуха
  • Наземные аппараты (автомобили, лёгкие танки и др.)

Система обеспечивает подключение и управление практически любым типом полезной нагрузки по интерфейсам:

  • 1-Wire
  • CAN
  • TTL UART
  • RS232
  • RS485

Пример конфигурации системы САУ9.1 для аппарата самолетного типа с автоматическим взлетом и посадкой

В зависимости от комплектации аппарата возможны различные варианты исполнения САУ9.1:

  • со встроенной виброизолирующей платформой (для объектов испытывающих большие перегрузки)
  • расширенная конфигурация (для аппаратов с большим количеством исполнительных механизмов и/или видов полезной нагрузки)
  • повышенный класс защиты IP68 для аппаратов морского базирования

Основные функции и особенности системы

  • автоматическое управление подвижным объектом
    • управление исполнительными механизмами
    • управление двигателем
  • полуавтоматическое управление с автоматической стабилизацией подвижного объекта
  • ручное управление через основной канал связи 928 мГц
    • с пульта станции контроля и управления
    • с пульта радиоуправления, через наземный модем по каналу 2,4 гГц
  • управление подвижным объектом в аварийном режиме
  • управление и мониторинг полезной нагрузки
  • прием, передача телеметрии между станцией управления и подвижным объектом на расстояние до 100 км
  • возможность счисления координат (расчета текущего положения) при потере сигнала GPS
  • подробная телеметрия позволяющая в режиме реального времени контролировать состояние всех систем аппарата, параметры движения, метеоусловия и др.
  • возможность исполнения клиентского кода и подключения плагинов
  • система является распределённой, что позволяет продолжать работу при выходе из строя отдельных модулей, также возможно дополнительное дублирование для повышения отказоустойчивости
  • самодиагностика системы
  • тестирование полетного задания перед полетом
  • режим симуляции (тренажер)
    • обучение оператора в авиационном симуляторе с загрузкой виртуальной модели ЛА
  • управление бортовым питанием
    • стабилизация питания
    • преобразование
    • распределение, в том числе режим аварийного электроснабжения
    • мониторинг бортового питания
Конфигурация и основные электротехнические характеристики системы:
  • 15 сервомашинок (ШИМ) на одном блоке расширения (БР)
  • 3 цифровых счетных входа на одном БР
  • 2 RPM входа датчиков (датчик Холла) на одном БР
  • 5 входов-выходов общего назначения (MCU) на одном БР
  • Шина обмена между модулями — CAN
  • Управляемый силовой выход (low-side)
    3.7 А @ 20 В, 68 мОм — 4 канала.

Физические характеристики

Рабочая t, °C Тип исполнения корпусов
Материал корпусов
Тип разъемов
-40 — 65 авиа — IP67 / море — IP68
Д16Т
СНЦ28 / СНЦ23

Электрические характеристики

Питание системы Защита
5-27 В
  • Буферизированная логика на всех цифровых каналах
  • Электростатический разряд
  • Переполюсовка

Примеры использования:

Вертолет Самолет аэродромного базирования Скоростной катер

САУ9.1 Состав системы*:

*Внимание: Рекомендуем использование наземной станции нашего производства СКУ (модификация в портативном исполнении или контейнер).

Что такое система управления? (Объяснение систем управления с разомкнутым и замкнутым контуром)

Что такое система управления?

Система управления определяется как система устройств, которая управляет, командует, направляет или регулирует поведение других устройств или систем для достижения желаемого результата. Система управления достигает этого с помощью контуров управления, которые представляют собой процесс, предназначенный для поддержания переменной процесса на желаемом заданном уровне.

Другими словами, определение системы управления можно упростить как систему, которая управляет другими системами.По мере того, как человеческая цивилизация модернизируется день ото дня, растет спрос на автоматизацию. Автоматизация требует контроля над системами взаимодействующих устройств.

В последние годы системы управления играют центральную роль в развитии и развитии современных технологий и цивилизации. Практически каждый аспект нашей повседневной жизни в большей или меньшей степени зависит от того или иного типа системы управления.

Примеры систем управления в вашей повседневной жизни включают кондиционер, холодильник, кондиционер, бачок для унитаза в ванной, автоматический утюг и многие процессы в автомобиле, такие как круиз-контроль.

В промышленных условиях мы находим системы контроля качества продукции, системы вооружения, транспортные системы, энергетические системы, космическую технику, робототехнику и многое другое.

Принципы теории управления применимы как к инженерным, так и к нетехническим областям. Вы можете узнать больше о системах управления, изучив наши MCQ для систем управления.

Особенности системы управления

Основная особенность системы управления заключается в том, что между входом и выходом системы должна существовать четкая математическая зависимость.

Когда отношение между входом и выходом системы может быть представлено в виде линейной пропорциональности, система называется линейной системой управления.

Опять же, когда отношение между входом и выходом не может быть представлено простой линейной пропорциональностью, а вход и выход связаны некоторым нелинейным соотношением, система называется нелинейной системой управления.

Требования к хорошей системе управления

Точность: Точность представляет собой допуск измерения прибора и определяет пределы ошибок, допускаемых при использовании прибора в нормальных условиях эксплуатации.

Точность можно повысить с помощью элементов обратной связи. Для повышения точности любой системы управления в системе управления должен присутствовать детектор ошибок.

Чувствительность: параметры системы управления всегда меняются при изменении окружающих условий, внутренних помех или любых других параметров.

Это изменение может быть выражено через чувствительность. Любая система управления должна быть нечувствительна к таким параметрам, а чувствительна только к входным сигналам.

Шум: нежелательный входной сигнал называется шумом. Хорошая система управления должна снижать шумовой эффект для повышения производительности.

Стабильность: Это важная характеристика системы управления. Для ограниченного входного сигнала выход должен быть ограничен, и если вход равен нулю, то выход должен быть равен нулю, тогда такая система управления называется устойчивой системой.

Ширина полосы: Диапазон рабочих частот определяет полосу пропускания системы управления.Полоса пропускания должна быть максимально возможной для частотной характеристики хорошей системы управления.

Скорость: это время, необходимое системе управления для достижения стабильной производительности. Хорошая система управления обладает высокой скоростью. Переходный период для такой системы очень мал.

Колебания: Небольшое количество колебаний или постоянные колебания выходного сигнала указывают на стабильность системы.

Типы систем управления

Существуют различные типы систем управления, но все они созданы для управления выходами.Система, используемая для управления положением, скоростью, ускорением, температурой, давлением, напряжением, током и т. д., является примером систем управления.

Давайте рассмотрим пример простого регулятора температуры в помещении, чтобы прояснить концепцию. Предположим, имеется простой нагревательный элемент, который нагревается до тех пор, пока включено электропитание.

Пока выключатель питания обогревателя включен, температура в помещении повышается, и после достижения желаемой температуры в помещении питание отключается.

Опять же из-за температуры окружающей среды температура в помещении падает, и затем вручную включается нагревательный элемент, чтобы снова достичь желаемой температуры в помещении. Таким образом, можно вручную регулировать температуру в помещении на желаемом уровне. Это пример системы ручного управления .

Данная система может быть дополнительно усовершенствована за счет использования схемы включения питания по таймеру, при которой подача питания на нагревательный элемент включается и выключается через заданный интервал для достижения желаемого уровня температуры в помещении.

Есть еще один улучшенный способ контроля температуры в помещении. Здесь один датчик измеряет разницу между фактической температурой и желаемой температурой.

Если между ними есть какие-либо различия, нагревательный элемент уменьшает разницу, и когда разница становится ниже заданного уровня, нагревательные элементы перестают работать.

Обе формы системы система автоматического управления . В первом вход системы полностью независим от выхода системы.Температура в помещении (выходная) увеличивается, пока выключатель питания остается включенным.

Это означает, что нагревательный элемент производит тепло до тех пор, пока включено электропитание и конечная температура в помещении не влияет на входное электропитание системы. Эта система упоминается как система управления без обратной связи .

Но в последнем случае нагревательные элементы системы функционируют в зависимости от разницы между фактической температурой и заданной температурой.Эта разница называется ошибкой системы.

Этот сигнал ошибки возвращается в систему для управления входом. Поскольку вход к выходному тракту и тракт обратной связи по ошибке создают замкнутый контур, этот тип системы управления упоминается как система управления с замкнутым контуром .

Следовательно, существует два основных типа систем управления . Они следующие:

  1. Системы управления с разомкнутым контуром
  2. Системы управления с замкнутым контуром

Система управления с разомкнутым контуром

Система управления, в которой управляющее воздействие полностью не зависит от выходных данных системы, тогда она называется разомкнутая система управления .Система ручного управления также является системой управления без обратной связи.

На приведенном ниже рисунке показана блок-схема системы управления с разомкнутым контуром, в которой выходные данные процесса полностью не зависят от действия контроллера.

Практические примеры систем управления без обратной связи

Примеры систем управления без обратной связи в повседневной жизни включают:

  1. Электрическая сушилка для рук – Горячий воздух (выход) выходит, пока вы держите руку под машиной, независимо от того, насколько ваша рука высохла.
  2. Автоматическая стиральная машина – Эта машина работает в соответствии с заданным временем, независимо от того, завершена стирка или нет.
  3. Тостер для хлеба. Эта машина работает в соответствии с настроенным временем, независимо от того, завершено поджаривание или нет.
  4. Автоматическая кофеварка/чайник. Эти машины также работают только в течение заданного времени.
  5. Сушка для белья с таймером. Эта машина сушит мокрую одежду в течение заданного времени, не имеет значения, насколько сильно она высушена.
  6. Выключатель света — Лампы светятся всякий раз, когда выключатель света включен, независимо от того, нужен свет или нет.
  7. Громкость на стереосистеме – Громкость регулируется вручную независимо от уровня выходной громкости.
Преимущества разомкнутых систем управления

К преимуществам разомкнутых систем управления относятся:

  1. Простота конструкции и конструкции.
  2. Экономичный.
  3. Простота обслуживания.
  4. В целом стабильно.
  5. Удобен в использовании, так как выход трудно измерить.
Недостатки разомкнутой системы управления

К недостаткам разомкнутой системы управления относятся:

  1. Они неточны.
  2. Они ненадежны.
  3. Любое изменение выходных данных не может быть исправлено автоматически.

Система управления с замкнутым контуром

Системы управления, в которых выходные данные влияют на входное количество таким образом, что входное количество саморегулируется на основе генерируемого выходного сигнала, называются замкнутыми системами управления .

Система управления без обратной связи может быть преобразована в систему управления с обратной связью путем обеспечения обратной связи.Эта обратная связь автоматически вносит соответствующие изменения в выходной сигнал из-за внешнего возмущения.

Таким образом, замкнутая система управления называется системой автоматического управления. На рисунке ниже показана блок-схема системы управления с обратной связью, в которой обратная связь берется с выхода и подается на вход.

Практические примеры системы управления с обратной связью

Примеры систем управления с обратной связью в повседневной жизни включают:

  1. Автоматический электрический утюг – Нагревательные элементы управляются температурой на выходе утюга.
  2. Стабилизатор напряжения сервопривода. Регулятор напряжения работает в зависимости от выходного напряжения системы.
  3. Контроллер уровня воды – Вода на входе регулируется уровнем воды в резервуаре.
  4. Ракета запущена и автоматически отслеживается радаром. Направление ракеты контролируется путем сравнения цели и положения ракеты.
  5. Кондиционер – Работа кондиционера зависит от температуры в помещении.
  6. Система охлаждения в автомобиле. Работает в зависимости от температуры, которую контролирует.
Преимущества системы управления с обратной связью

Преимущества систем управления с обратной связью включают:

  1. Системы управления с обратной связью более точны даже при наличии нелинейности.
  2. Высокая точность, поскольку любая возникающая ошибка исправляется благодаря наличию сигнала обратной связи.
  3. Большой диапазон пропускной способности.
  4. Облегчает автоматизацию.
  5. Чувствительность системы может быть уменьшена, чтобы сделать систему более стабильной.
  6. На эту систему меньше влияет шум.
Недостатки замкнутой системы управления

Недостатки замкнутой системы управления включают:

  1. Они дороже.
  2. Сложные по конструкции.
  3. Требуется дополнительное обслуживание.
  4. Обратная связь приводит к колебательному отклику.
  5. Общее усиление снижено из-за наличия обратной связи.
  6. Стабильность является основной проблемой, и требуется больше внимания при проектировании стабильной замкнутой системы.
Системы управления с разомкнутым и замкнутым контуром

В таблице ниже сравниваются системы управления с разомкнутым и замкнутым контуром.

Старший № Разомкнутая система управления Замкнутая система управления
1 Элемент обратной связи отсутствует. Элемент обратной связи присутствует всегда.
2 Детектор ошибок отсутствует. Всегда присутствует детектор ошибок.
3 Стабильный. Может работать нестабильно.
4 Простота сборки. Сложная конструкция.
5 Экономичен. Это дорого.
6 Небольшая пропускная способность. Имея большую пропускную способность.
7 Это неточно. Точно.
8 Меньше обслуживания. Больше обслуживания.
9 Это ненадежно. Это надежно.
10 Примеры: сушилка для рук, чайник Примеры: сервостабилизатор напряжения, потоотделение система . Цикл обратной связи — это инструмент, который учитывает выходные данные системы и позволяет системе корректировать свою работу для достижения желаемого результата системы.

В любой системе управления на выход влияет изменение условий окружающей среды или любое возмущение. Таким образом, один сигнал берется с выхода и подается обратно на вход.

Этот сигнал сравнивается с эталонным входом, и генерируется сигнал ошибки. Этот сигнал ошибки подается на контроллер, и выход корректируется. Такая система называется системой обратной связи. На рисунке ниже показана блок-схема системы обратной связи.

Когда сигнал обратной связи положительный, система называется системой с положительной обратной связью.Для системы с положительной обратной связью сигнал ошибки представляет собой сложение опорного входного сигнала и сигнала обратной связи.

Когда сигнал обратной связи отрицательный, система называется системой с отрицательной обратной связью. Для системы с отрицательной обратной связью сигнал ошибки определяется разницей между опорным входным сигналом и сигналом обратной связи.

Эффект обратной связи в системе управления

Следующие обозначения относятся к рисунку ниже:
R = входной сигнал
E = сигнал ошибки
G = коэффициент усиления прямого тракта
H = обратная связь
C = выходной сигнал
B = сигнал обратной связи

Обратная связь оказывает следующее влияние на систему управления:

  1. Уменьшается ошибка между входом и выходом системы.
  2. Коэффициент усиления системы снижается в 1/(1±GH).
  3. Повышенная нечувствительность (т.е. меньшее реагирование на изменения).
  4. Повышена стабильность.

Что такое контроль? | Американский совет по автоматическому контролю

Что такое автоматическое управление?

Американский совет по автоматическому управлению (AACC) способствует сотрудничеству между различными сегментами сообщества автоматического управления в Соединенных Штатах и ​​представляет сообщество во всемирной организации Международной федерации автоматического управления (IFAC).Но что такое автоматическое управление?

Знакомый пример — круиз-контроллер в вашем автомобиле. Вы нажимаете кнопку, и компьютерная программа следит за спидометром и автоматически регулирует положение педали акселератора, чтобы поддерживать скорость автомобиля на нужном уровне. Другой пример – автоматическая регулировка мощности нагревательного элемента по мере сушки влажного белья в сушилке для белья. Машина определяет степень сухости белья и снижает мощность нагревателя по мере завершения сушки. Это экономит энергию и предотвращает перегрев, что продлевает срок службы одежды.

Управление — это регулировка некоторой «ручки» в ответ на некоторую меру желательности. Люди делают это все время. Если вода в душе слишком холодная, мы открываем кран горячей воды, чтобы нагреть ее. Если чипсы недостаточно соленые, насыпаем на них немного соли. Если идет дождь, мы раскрываем зонт. Если есть фоновый шум, мы говорим громче.

Общей темой всего этого является то, что действие предпринимается в ответ на что-то, что ощущается. Это называется обратной связью, так как это происходит при взаимодействии между людьми.Автоматическое управление — это не разовая регулировка, а постоянная регулировка, чтобы поддерживать что-то в желаемом состоянии.

Контроль предпринимает действия, чтобы что-то исправить, отрегулировать что-то, чтобы что-то получилось желаемым образом. Это делают биологические существа, но когда управление осуществляется устройством, созданным людьми, когда оно осуществляется автономно машиной или компьютером, это называется автоматическим управлением. Простые механизмы обратной связи создавались людьми на протяжении тысячелетий на основе интуитивного понимания того, как ведут себя эти устройства.Только за последние 125 лет какое-то общее понимание самых разных устройств и моделей поведения слилось в то, что сейчас называется теорией управления. Теория представляет собой абстракцию, которая позволяет нам извлекать общие темы из множества примеров как природных, так и искусственных механизмов.

Большая часть автоматического управления осуществляется компьютерами, но есть четыре основных физических элемента, которые аналогичны человеческому способу действия. Одним из элементов автоматического управления является алгоритм, обычно реализуемый в виде программы на компьютере.Как и наш мозг, алгоритм определяет действие. Он диктует расчеты, которые выполняются, чтобы решить, насколько необходима корректировка. Вторым элементом является датчик. Алгоритму управления нужен датчик, чтобы наблюдать (видеть, слышать, чувствовать, считать) некоторую переменную, которая указывает на качество, называемую контролируемой переменной или CV. В круиз-контроле это значение спидометра. Человеческим аналогом сенсоров могут быть наши глаза, которые воспринимают визуальные объекты, кожные нервы, которые чувствуют прикосновение и температуру, и уши, которые воспринимают звуки.Третий элемент управления, который замыкает контур, ручка, которая регулируется с целью вызвать изменение значения CV. В круиз-контроле это педаль акселератора. Обычно это называется управляемой переменной или MV. Например, в нашем организме МК может быть мышцей. Наконец, четвертый элемент автоматического управления — это система связи, которая отправляет воспринятую информацию на компьютер, а затем передает выходные данные алгоритма конечному элементу. При автоматическом управлении системой связи может быть проводная или беспроводная сеть или двухточечное соединение, но могут использоваться гидравлические, пневматические или другие системы сигнализации.Также сигналы могут быть цифровыми (дискретными) или аналоговыми (континуальными). Человеческая параллель — это наша нервная система, которая передает сенсорные данные в мозг, а затем информацию о действиях — в мышцы.

Пятый элемент также может быть включен в это обсуждение. Это не физическая вещь, но это тоже важно. Это желаемое значение CV, уставка.

Что контролируется автоматически?

Точно так же, как мышцы приспосабливают наши глаза к фокусировке на объектах, современные камеры в значительной степени фокусируются сами, используя комбинацию небольших датчиков (для измерения расстояния), моторов (для перемещения линз) и алгоритмов, работающих на крошечных компьютерах (для принятия решений о том, как управлять двигателями на основе входных данных датчика).Наши тела саморегулируются на всем пути от потоотделения до регулирования общей температуры, вплоть до механизмов выработки антител и регуляции гормонов. На самом деле, многие болезни, в том числе рак и диабет, можно рассматривать как сбои в способности нашего организма к саморегуляции.

Преимущество такого преобразования вещей в том, что абстракция, теория управления, помогает нам использовать примеры из нашего инженерного мира для борьбы с болезнями и помогает нам следовать примерам природы для создания новых устройств.

Контроль вокруг нас. Когда мы путешествуем, наши мобильные телефоны должны переключаться с одной вышки на другую. Когда должно произойти переключение и на какую башню? Это решается автоматически. При пастеризации молока мы должны на короткое время нагреть его до нужной температуры, а затем снова охладить. Компьютер наблюдает за процессом и регулирует паровой и охлаждающий клапаны. Антипробуксовочная тормозная система автоматически прокачивает тормоза для улучшения сцепления с дорогой, даже если водитель держит педаль полностью нажатой.Наши радиоприемники фиксируются на частоте вещания. Наши системы отопления и кондиционирования воздуха регулируют температуру в наших жилых помещениях, даже когда двери снаружи открываются и закрываются, или когда в комнату входит больше людей.

Контроль осуществляется в микромасштабе (внутри компьютерных микросхем) и в очень крупном континентальном масштабе (регулирование национальной системы передачи электроэнергии). Бывает при бурении (глубоко под землей) или на разведывательных машинах (выход в дальний космос). Расписание поездов, полет и посадка самолета, переключение автоматической коробки передач, мощность вещания, выработка электроэнергии и чистота пищевых продуктов контролируются автоматически.Какими бы разнообразными ни были все эти примеры, в своей основе они управляются одними и теми же принципами, одной и той же абстракцией и одними и теми же пятью элементами. Вот почему AACC состоит из людей из таких разных областей. Мы можем применять контроль к самым разным устройствам, процессам, системам или процедурам; но все наше понимание обусловлено схожими аспектами цели.

Описание контура автоматического управления

Попробуйте отрегулировать температуру душа. Шаги, которые мы все предпринимаем, заключаются в том, чтобы включить воду, немного подождать, затем измерить температуру воды рукой, решить, слишком ли она горячая, слишком холодная или в самый раз, а затем внести некоторые коррективы.Мы повторяем этот процесс до тех пор, пока нас не устроит температура воды и мы не сможем принять душ. Но как только он установлен, происходят другие вещи, влияющие на наш комфорт. Например, когда трубы в нашем доме нагреваются, температура воды может немного подняться, и мы почувствуем повышение температуры и снова внесем коррективы. При автоматизации с помощью машин этот непрерывный процесс измерения, сравнения, регулировки называется автоматическим управлением.

Мы можем обобщить цикл обратной связи до чего-то общего:

.

Ввод слева является эталонным сигналом или требуемым заданным значением для процесса или системы.Если бы это описывало круиз-контроль автомобиля, эталоном была бы заданная скорость. Блок «Сравнить» обычно вычисляет разницу между измеренным значением отклика и заданным значением, то есть ошибкой срабатывания. Блок «Регулировка обратной связи» решает, какое действие необходимо (вычисляет), и отправляет это решение (о правильном положении педали акселератора) на устройство «Приведение в действие» (вакуумные рычаги и меха), которое изменяет положение педали. изменять. Это действие становится входом (расходом топлива) в «Физическую систему» ​​(двигатель и автомобиль), что приводит к изменению ее выхода (скорости).Устройство «Измерение» (спидометр) воспринимает выходные данные и сообщает значение операции «Сравнить».

В первые дни систем управления, созданных человеком, большинство этих функций выполнялось с помощью механических связей, с поплавками или эффектами центробежного ускорения, обеспечивающими восприятие. В начале 1900-х годов была изобретена первая электроника, которая предоставила гораздо больше возможностей для восприятия, приведения в действие и принятия решений. Аналоговая электроника открыла двери для всех видов систем (например,грамм. телефон, радио, телевидение), включая множество систем управления. Цифровые компьютеры (то, что мы сейчас называем просто компьютерами) были изобретены в конце 1940-х и начале 1950-х годов, а в конце 50-х годов их коммерческое применение для управления технологическими процессами началось. Но они были слишком медленными и громоздкими для работы систем управления в аэрокосмических приложениях. Однако по мере того, как размер цифровых компьютеров уменьшался, а их возможности росли, они начали заменять аналоговую электронику. Водоразделом для этого явления стала программа «Аполлон», в которой НАСА предпочло повторяемость и надежность компьютерного управления предыдущему аналоговому электронному управлению.

Сегодня большинство новых систем управления создаются с использованием цифровых компьютеров. Элементы измерения, сравнения и приведения в действие не исчезли, а стали более изощренными. На самом деле постоянное развитие этой технологии открыло дверь как для более сложных систем с компьютерным управлением, так и для многих, многих более простых систем с компьютерным управлением. От роботов, которые моют наши полы и косят наши газоны, до будущих беспилотных автомобилей и дронов, которые доставляют посылки к нашему порогу, достижения в области компактных компьютеров, а также недорогих сенсорных пакетов означают, что количество автономных машин, с которыми мы взаимодействуем, в день вот-вот резко подскочит.Все эти машины полагаются на контуры управления с обратной связью, чтобы обеспечить их безопасную работу, а это означает, что в основе каждой из них лежит немного теории управления.

Но не все компьютеризировано! Шариковый регулятор Уатта на паровом двигателе 150 лет назад был одним из первых примеров сложного механизма автоматического управления, и все же современные сельскохозяйственные и садовые тракторы используют аналогичные механические устройства для управления скоростью двигателя.

Зачем нужно автоматическое управление?

Автоматическая система управления никогда не делает перерывов, никогда не засыпает и часто работает намного быстрее, чем это может сделать любой человек.Компьютер может отслеживать данные от сотен датчиков, тысячи раз в секунду, и так же быстро вносить столько-то корректировок. Однако при полном внимании люди могут наблюдать только за несколькими объектами, и каждый лишь несколько раз в секунду. Автоматизация, будь то навигация в полете или автоматическое отключение сушилки, когда она определяет, что одежда высохла, избавляет человека-оператора от необходимости постоянно находиться рядом с системой. Это освобождает человека для работы на более высоком уровне, зная, что система работает сама по себе.

Какие Дисциплины контролируют?

Хотя в наши дни управление в основном осуществляется компьютерами, речь идет не только о компьютерных науках и технике управления. Автоматическое управление взаимодействует с физической системой, с реальным миром. Попытка создать контроллер без знания физической системы бесполезна, наивна и потенциально опасна. Таким образом, инженеры, создающие системы управления, часто являются экспертами в конкретных физических системах, которыми они хотят управлять.Аэрокосмические инженеры применяют управление к системам наведения. Инженеры-биосистемы применяют контроль к медицинским и сельскохозяйственным операциям. Инженерам-химикам необходимо управление с обратной связью для управления процессами, которые производят такие разнообразные продукты, как топливо, лекарства и наночастицы. Инженеры-электрики и механики создают системы управления в самых разных системах, включая системы связи, роботов, машины и ветряные турбины. Инженеры и материаловеды контролируют производство компьютерных микросхем. Системные биологи применяют принципы управления с обратной связью и теории систем для понимания и моделирования сложных сетей взаимодействия и обратной связи в биологических системах.В то время как абстрактные модели для этих различных систем во многом схожи, конкретные детали физических проблем во многом связаны с тем, как построены системы управления.

Таким образом, контроль включает дисциплины материалов, механики, биологии, химии и электричества. Практически любая научная или инженерная дисциплина — и большинство аспектов нашей личной и профессиональной жизни — были или будут затронуты автоматическим управлением.

Тем, кто осознает, насколько они активны из-за автоматического управления: «Пожалуйста.Мы любим то, что мы делаем.»

 

 

2 мая 2016 г.
Дэниел Абрамович – Agilent
Р. Рассел Райнхарт – Университет штата Оклахома
Тарик Самад – Honeywell

Integrated Publishing — ваш источник военных спецификаций и образовательных публикаций

Integrated Publishing — ваш источник военных спецификаций и образовательных публикаций

Администрация — Навыки, процедуры, обязанности и т. д. военнослужащих.

Продвижение — Военный карьерный рост книги и др.

Аэрограф/метеорология — Метеорология основы, физика атмосферы, атмосферные явления и др.
Руководства по аэрографии и метеорологии военно-морского флота

Автомобилестроение/механика — Руководства по техническому обслуживанию автомобилей, механика дизельных и бензиновых двигателей, руководства по автомобильным деталям, руководства по деталям дизельных двигателей, руководства по деталям бензиновых двигателей и т. д.
Автомобильные аксессуары | Перевозчик, персонал | Дизельные генераторы | Механика двигателя | Фильтры | Пожарные машины и оборудование | Топливные насосы и хранение | Газотурбинные генераторы | Генераторы | Обогреватели | HMMWV (Хаммер/Хамви) | и т.п…

Авиация — Принципы полета, авиастроение, авиационная техника, авиационные силовые установки, справочники по авиационным частям, справочники по авиационным частям и т. д.
Руководства по авиации ВМФ | Авиационные аксессуары | Общее техническое обслуживание авиации | Руководства по эксплуатации вертолетов AH-Apache | Руководства по эксплуатации вертолетов серии CH | Руководства по эксплуатации вертолетов Chinook | и т.д…

Боевой — Служебная винтовка, пистолет меткая стрельба, боевые маневры, штатное вооружение поддержки и т.д.
Химико-биологические, маски и оборудование | Одежда и индивидуальное снаряжение | Боевая инженерная машина | и т.д…

Строительство — Техническое администрирование, планирование, оценка, планирование, планирование проекта, бетон, кирпичная кладка, тяжелый строительство и др.
Руководства по строительству военно-морского флота | Совокупность | Асфальт | Битумный корпус распределителя | Мосты | Ведро, Раскладушка | Бульдозеры | Компрессоры | Обработчик контейнеров | дробилка | Самосвалы | Землеройные машины | Экскаваторы | и т.п…

Дайвинг — Руководства по водолазным работам и спасению различного снаряжения.

Чертежник — Основы, приемы, составление проекций, эскизов и т. д.

Электроника — Руководства по обслуживанию электроники для базового ремонта и основ. Руководства по компьютерным компонентам, руководства по электронным компонентам, руководства по электрическим компонентам и т. д.
Кондиционер | Усилители | Антенны и мачты | Аудио | Батареи | Компьютерное оборудование | Электротехника (NEETS) (самая популярная) | техник по электронике | Электрооборудование | Электронное общее испытательное оборудование | Электронные счетчики | и т.п…

Машиностроение — Основы и методы черчения, составление проекций и эскизов, деревянное и легкокаркасное строительство и т. д.
Военно-морское машиностроение | Армейская программа исследований прибрежных бухт | так далее…

Еда и кулинария — Руководства по рецептам и оборудованию для приготовления пищи.

Логистика — Логистические данные для миллионов различных деталей.

Математика — Арифметика, элементарная алгебра, предварительное исчисление, введение в вероятность и т. д.

Медицинские книги — Анатомия, физиология, пациент уход, средства первой помощи, фармация, токсикология и т. д.
Медицинские руководства военно-морского флота | Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний

Военные спецификации — Государственные военные спецификации и другие сопутствующие материалы

Музыка — Мажор и минор масштабные действия, диатонические и недиатонические мелодии, паттерны такта, и т.д.

Основы ядерной энергетики — Теории ядерной энергии, химия, физика и т.
Справочники Министерства энергетики США

Фотография и журналистика — Теория света, оптические принципы, светочувствительные материалы, фотофильтры, копирование редактирование, написание публикаций и т. д.
Руководства по фотографии и журналистике военно-морского флота | Руководство по армейской фотографии, печати и журналистике

Религия — Основные религии мира, функции поддержки богослужений, свадьбы в часовне и т. д.

Что такое система контроля температуры?

Система контроля температуры

Существует множество коммерческих процессов, в которых может потребоваться контроль температуры материала для получения приемлемого продукта.Это управление может осуществляться вручную или автоматически.

Ручной контроль температуры

При ручном управлении оператор периодически считывает температуру процесса и регулирует подачу тепла или охлаждения вверх или вниз в таком направлении, чтобы довести температуру до желаемого значения. Ручное управление может использоваться в некритических приложениях, где небольшие изменения управляемой переменной вызывают медленное и незначительное изменение процессов.

Этот процесс показан на рисунке 1.1.

 

Это практично, только если есть несколько процессов с нечастыми сбоями. Ручное регулирование температуры требует чрезвычайно больших ресурсов, так как для того, чтобы это работало, у оператора должно быть достаточно времени, чтобы внести поправки до того, как температура процесса превысит допустимый допуск.

Когда требуется точность, когда задействовано несколько процессов или изменения температуры слишком быстры для корректировки оператором, показано использование системы автоматического управления.Как правило, в наши дни возможность упростить процессы и повысить эффективность означает, что большинство систем контроля температуры являются автоматическими.

 

Автоматическая система контроля температуры

Контролируемая переменная, в данном случае «температура», измеряется подходящим датчиком, например, термопарой, резистивным датчиком сопротивления, термистором или инфракрасным пирометром, и преобразуется в сигнал, приемлемый для контроллера.

Контроллер сравнивает сигнал температуры с требуемой температурой (уставкой) и приводит в действие исполнительное устройство.Окончательное управляющее устройство изменяет управляемую переменную для изменения количества тепла, добавляемого или отбираемого из процесса. Обычными управляемыми переменными в процессах с регулируемой температурой являются воздух, вода, пар, электричество, нефть и газ.

 

Схема универсальной системы автоматического регулирования температуры показана на рис. 1.2.

 

Прочие устройства контроля температуры

Конечными устройствами управления являются контакторы, воздуходувки, заслонки и клапаны с электродвигателем или пневматическим приводом, регулируемые электродвигатели, тиристоры с пропорциональным регулированием времени или фазным тиристором и реакторы с насыщаемой активной зоной.

Существует несколько типов автоматических регуляторов температуры, которые можно использовать для любого заданного процесса, однако достижение приемлемого контроля температуры зависит от

  • Характеристики процесса
  • Определение допустимого отклонения температуры от заданного значения и при каких условиях (пуск, работа, холостой ход)
  • Выбор оптимального типа контроллера и правильная его настройка

Что такое системы автоматического управления?

Когда мы говорили об автоматических системах управления, то прежде всего мы должны знать, что концепция обратной связи является самой важной идеей, управляющей жизнью человека в современном обществе.При нынешнем уровне сложности человеческая жизнь была бы несчастна без машин, а большинство машин, используемых человеком, нельзя было бы заставить функционировать с разумной надежностью и точностью без использования обратной связи. И для этого внедряются системы автоматического управления. Теперь вопрос, что такое системы автоматического управления?

Автоматическое управление обеспечивает оптимальную производительность динамических систем, значительно повышает производительность и избавляет от необходимости выполнять одну и ту же задачу снова и снова.Теперь возьмем пример, предположим, что нам нужно вручную управлять простой системой отопления помещения. Если комнатную температуру необходимо поддерживать на желаемом уровне T O C, регулируя ток в системе электрического обогрева, ток можно регулировать, перемещая регулируемый рычаг в реостате. Температура в помещении зависит от множества факторов, таких как

  • Количество людей в помещении,
  • Открытие и закрытие дверей из-за входящих и выходящих людей,
  • Колебания напряжения питания и т.д.

Человек-оператор должен постоянно следить за температурой, показываемой термометром, и постоянно регулировать реостат, чтобы поддерживать температуру все двадцать четыре часа. Оператор должен быть постоянно начеку и неустанно выполнять простую работу по перемещению рычага реостата. Любая ошибка с его стороны может привести к большому замешательству людей в комнате.

Теперь представьте ту же самую операцию измерения температуры, оценку погрешности между требуемой температурой и фактической температурой, точное перемещение рычага реостата, если это выполняется автоматическим контроллером.Поскольку ошибка между фактической температурой и требуемой температурой постоянно регистрируется и используется для активации контроллера, любые помехи, вызванные движениями людей, находящихся в помещении, колебаниями подачи и т. д., будут автоматически учтены. Какое это облегчение.

Системы управления могут быть классифицированы как самокорректирующиеся и несамокорректирующиеся.

Используемый здесь термин «самокоррекция» относится к способности системы отслеживать или измерять интересующую переменную и автоматически корректировать ее без вмешательства человека всякий раз, когда переменная выходит за допустимые пределы.Системы, которые могут выполнять такое самокорректирующее действие, называются системами с обратной связью или системами с обратной связью, тогда как несамокорректирующиеся системы называются системами с разомкнутой петлей.

Системы управления с разомкнутым контуром: Система, в которой выходной сигнал не влияет на действие управления, называется системой управления с разомкнутым контуром. Для данного входа система производит определенный результат. Если есть какие-либо помехи, выходной сигнал изменяется, и нет никакой регулировки входа, чтобы вернуть выходной сигнал к исходному значению.Для получения хорошей точности требуется идеальная калибровка, и система не должна подвергаться каким-либо внешним помехам. На выходе измерения не производятся.

Система управления дорожным движением является хорошим примером системы с разомкнутым контуром. Сигналы меняются в соответствии с заданным временем и не зависят от плотности движения на любой дороге. Стиральная машина — еще один пример системы управления с разомкнутым контуром. Качество стирки не измеряется; каждый цикл, такой как цикл стирки, полоскания и сушки, выполняется в соответствии с заданным временем.

Системы управления с обратной связью: Они также известны как системы управления с обратной связью. Система, которая поддерживает заданную связь между регулируемой переменной и эталонным входом и использует разницу между ними в качестве сигнала для активации управления, известна как система управления с обратной связью. Выход или регулируемая переменная измеряются и сравниваются с эталонным входом, после чего генерируется сигнал ошибки. Это активирующий сигнал контроллеру, который своим действием пытается уменьшить ошибку.Таким образом, регулируемая переменная постоянно является обратной связью и сравнивается с входным сигналом. Если ошибка уменьшена до нуля, выход является желаемым выходом и равен эталонному входному сигналу.

Ниже приведены примеры как систем управления с разомкнутым контуром, так и систем управления с замкнутым контуром.

Надеюсь, что это выше обсуждение Что такое системы автоматического управления? Очистите свою идею.

Автоматическая система управления зданием | Автоматизированные системы управления зданием

Автоматическая система управления зданием

В крупных коммерческих комплексах автоматизированные системы управления зданием представляют собой простой способ повысить эффективность, обеспечить комфорт жильцов и снизить эксплуатационные расходы.Современные интеллектуальные системы автоматизации эффективны, просты в программировании и разработаны для удовлетворения рабочих потребностей предприятий в самых разных отраслях.

От простых таймеров и диммеров до передовых систем прямого цифрового управления (DDC) SitelogIQ предлагает решения по автоматизации для каждого клиента. Позвольте нам оценить ваши потребности и порекомендовать комбинацию инструментов и технологий, которая вам подходит.

Свяжитесь с нами сегодня

Средства автоматизации зданий и системы управления

Коммерческие объекты имеют много движущихся компонентов — автоматизация и управление зданием могут принимать самые разные формы.Некоторые из систем и процессов, с которыми может помочь автоматизация, включают:

  • HVAC : Автоматизированные системы HVAC помогают поддерживать стабильные уровни температуры и влажности, поддерживая работу вашего оборудования с максимальной эффективностью
  • Освещение : Автоматизированное освещение, включая системы на основе датчиков движения и таймеров, помогает обеспечить безопасность и соответствие строительным нормам при одновременном снижении энергопотребления
  • Безопасность : Автоматизированные системы сигнализации и безопасности обеспечивают спокойствие и снижают риск ошибки оператора, которая может привести к нарушениям или ложным тревогам
  • Оборудование : Системы прямого цифрового управления могут быть запрограммированы на автоматический запуск промышленного оборудования в непиковые часы, когда это будет наиболее рентабельно

Совместная работа всех этих компонентов из единой точки мониторинга снижает трудозатраты на выполнение безопасной и прибыльной операции, позволяя при этом собирать и отслеживать важные системные данные и вносить необходимые коррективы.

Система управления

Система управления

Введение

Ключевой характеристикой контроля является вмешательство, влияние или изменить процесс. Эта функция управления или вмешательство в процесс вводится организацией частей (включая операторов с ручным управлением), которые при совместном соединении называется Система управления . В зависимости от того, является ли тело человека (оператор) физически участвует в системе управления, они делится на Ручное управление и Автоматическое управление .Из-за его эффективность, точность и надежность, автоматическое управление широко используется в химической обработке.

Целью этого раздела является введение понятия систем управления, какова их функция и что такое аппаратное обеспечение и программное обеспечение требуется им.

Система ручного управления

Сначала начните с простой системы ручного управления, чтобы изучить как вводится управление, как строится система управления и как это работает.

Схема системы показана ниже.

Начнем с того, что душ холодный. Чтобы начать процесс нагрева, клапан в линия горячей воды есть открыт. Затем оператор может определить эффективность контролировать процесс, стоя в душе. Если вода слишком горячая, клапан должен быть немного закрыт или даже выключен. Если вода не достаточно горячим, тогда клапан остается открытым или открывается шире.

Функции системы управления

Видно, что данная система управления, укомплектованная оператором, обладает следующие функции:

Поэтому, чтобы система управления работала удовлетворительно, это должно быть способности измерения, сравнения, вычисления и исправления.

Конечно, ручное управление имеет очевидные недостатки, т.е. в точность и постоянное участие операторов. Хотя точность измерения можно улучшить с помощью индикатора, автоматическое управление должно быть используется для замены оператора. В промышленности широко применяется именно автоматическое управление.

Основываясь на описанном выше процессе, мы можем легко настроить автоматическое управление. систему, как показано на следующем рисунке.

  • Во-первых, мы можем использовать устройство для измерения температуры измерить температуру воды, который заменяет правую руку оператора.Это дополнение к системе будет имеют улучшенную точность.
  • Вместо ручных клапанов, мы используем специальный тип клапана, называемый регулирующий клапан, который приводится в действие сжатый воздух или электричество. Это заменит левый рука оператора.
  • Мы помещаем устройство, называемое контроллером, в этот случай температура контроллер, заменяющий мозг оператора. Он имеет функции сравнения и вычисления и может отдавать команды регулирующему клапану.
  • Сигнальные и заказные соединения между измерительным устройством, регулирующим клапаном и контроллером. передается по кабелям и проводам, которые заменяют нервную систему в Оператор.

Аппаратура системы управления

При исследовании системы автоматического управления установлено, что в ней содержится следующее оборудование.
  • Датчик — часть оборудования для измерения системных переменных. Это служит источником сигнала в автоматическом управлении. Это будет подробно обсуждается в следующем модуле.
  • Контроллер — часть оборудования для выполнения функций сравнение и вычисление. Действия, которые может предпринять контроллер, будут подробно обсуждаться в следующем модуле.
  • Элемент управления — элемент оборудования для осуществления управления действие или оказывать непосредственное влияние на процесс. Этот элемент получает сигналы от контроллера и выполняет некоторые операции на процессе. Как правило, регулирующий элемент представляет собой просто регулирующий клапан.

Программное обеспечение системы управления

С системой управления связано несколько различных типов переменные.

Сначала у нас есть контролируемая переменная .Это основной процесс стоимость регулируется системой. Это единственная переменная, которую мы особенно интересует — температура воды на выходе на примере над. При управлении с обратной связью обычно используется управляемая переменная . измеряемая переменная .

Важным понятием, связанным с контролируемой переменной, является Уставка . Это предварительно определенное желаемое значение для регулируемая переменная. Задача системы управления состоит в том, чтобы регулировать регулируемая переменная в своей уставке .

Для достижения цели управления должна быть одна или несколько переменных, которые мы можно изменить или настроить. Они называются управляемыми переменными . В приведенном выше примере это был расход горячей воды на входе.

И наконец, в системе управления мы настраиваем манипулируемое переменной , чтобы поддерживать регулируемую переменную на уровне уставка .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.