СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

С понятием контроля человек сталкивается каждый час своей жизни. Управление используется в самых разных ситуациях, каждая со своими критериями, целями и методами. Например, управление государством и экономикой, управление промышленностью и предприятием, управление цехами и участками, технологическими процессами, отдельным оборудованием и машинами, непроизводственным управлением. В данной статье рассматриваются системы автоматического управления.

ABSTRACT

A person faces the concept of control every hour of his life. Management is used in a variety of situations, each with its own criteria, goals and methods. For example, state and economic management, industry and enterprise management, management of workshops and sites, technological processes, individual equipment and machines, non-production management. This article discusses automatic control systems.

Ключевые слова: автоматическое управление; объект; технологии.

Keywords: automatic control; an object; technology.

Автоматическое управление - это управление техническим объектом, направленное на достижение определенной цели без непосредственного участия человека. В этом случае задачей человека является контроль за работой системы автоматического управления, ее включение и выключение. Такие системы называются автоматизированными, если функции управления частично выполняет человек. Система автоматического управления (или автоматическая система) состоит из управляемого объекта, взаимодействующего между собой, и устройства автоматического управления. Устройство, выполняющее какой-либо технический процесс, называется управляемым объектом. Правильное выполнение этого процесса определяется набором инструкций, называемым алгоритмом обработки. Для того чтобы управляемый объект выполнял алгоритм обработки, система автоматического управления должна иметь специально организованные воздействия извне. Природа этих эффектов определяется набором инструкций, называемых алгоритмом управления.

Любая система автоматического управления состоит из двух основных частей, которые называются объектом управления и устройством управления. В целом объектом управления могут быть живые организмы, человеческие сообщества, промышленные предприятия, отдельные цеха, агрегаты и т.д. В качестве объекта можно рассматривать и более простую систему управления. Состояние объекта, режим его работы определяется рядом физических величин, характеризующих воздействие внешней среды на объект и управляющее устройство, а также процесс, протекающий в самом объекте. Некоторые из них называются измеряемыми и контролируемыми величинами работы, а другие называются не измеряемыми и неконтролируемыми величинами, но они влияют на характеристики объекта.

В зависимости от количества управляемых размеров на выходе объекта системы делятся на одномерные и многомерные. Одномерные системы имеют одно управляющее устройство и один объект управления, которые управляют одной управляемой величиной. Многомерные системы подразделяются на взаимосвязанные и несвязанные системы управления. Несвязанная система управления имеет несколько органов управления, каждый из которых управляет своим размером, но эти органы управления не связаны между собой. Однако элементы управления могут взаимодействовать друг с другом через объект или источник. Во взаимосвязанной системе регулировки отдельные элементы управления связаны друг с другом через внешние соединения. Отдельная система, входящая в состав многомерной системы управления, называется автономной системой, если величина управляемого ею выхода не зависит от других управляемых величин.

Инженерия управления, или разработка систем управления, или автоматизация (в Европе) - это инженерная дисциплина, которая занимается системами управления, применяя теорию управления для проектирования оборудования и систем с желаемым поведением в управляющих средах. Дисциплина управления пересекается и обычно преподается вместе с электротехникой и машиностроением во многих учебных заведениях по всему миру. На практике используются датчики и детекторы для измерения выходных характеристик контролируемого процесса; эти измерения используются для обеспечения корректирующей обратной связи, помогающей достичь желаемой производительности. Системы, предназначенные для работы без участия человека, называются системами автоматического управления (например, круиз-контроль для регулирования скорости автомобиля). Многодисциплинарная по своей природе деятельность по разработке систем управления сосредоточена на реализации систем управления, в основном полученных путем математического моделирования разнообразных систем. Современная инженерия управления - относительно новая область исследований, которая привлекла значительное внимание в 20 веке с развитием технологий. Его можно в широком смысле определить или классифицировать как практическое применение теории управления.

Техника управления играет важную роль в широком спектре систем управления, от простых бытовых стиральных машин до высокопроизводительных истребителей F-16. Он стремится понять физические системы с помощью математического моделирования с точки зрения входов, выходов и различных компонентов с различным поведением; использовать инструменты проектирования систем управления для разработки контроллеров для этих систем; и реализовать контроллеры в физических системах с использованием доступных технологий. Инженерия управления - это инженерная дисциплина, которая фокусируется на моделировании разнообразных динамических систем (например, механических систем) и разработке контроллеров, которые заставят эти системы вести себя желаемым образом. Хотя такие контроллеры не обязательно должны быть электрическими, многие из них являются электрическими, и поэтому техника управления часто рассматривается как раздел электротехники.  Электрические схемы, процессоры цифровых сигналов и микроконтроллеры могут использоваться для реализации систем управления. Техника управления имеет широкий спектр применений: от полетных и двигательных систем коммерческих авиалайнеров до круиз-контроля, присутствующего во многих современных автомобилях. В большинстве случаев инженеры по управлению используют обратную связь при разработке систем управления. Это часто достигается с помощью системы ПИД-регулятора. Например, в автомобиле с круиз-контролем скорость автомобиля постоянно отслеживается и передается обратно в систему, которая соответствующим образом регулирует крутящий момент двигателя. Там, где есть регулярная обратная связь, можно использовать теорию управления, чтобы определить, как система реагирует на такую обратную связь.

Системы автоматического управления были впервые разработаны более двух тысяч лет назад. Считается, что первым зарегистрированным устройством контроля с обратной связью были древние водяные часы Ктесибиоса в Александрии, Египет, примерно в третьем веке до нашей эры. Он отслеживал время, регулируя уровень воды в сосуде и, следовательно, поток воды из этого сосуда. Это, безусловно, было успешным устройством, поскольку водяные часы аналогичной конструкции все еще производились в Багдаде, когда монголы захватили город в 1258 году нашей эры. На протяжении веков для выполнения полезных задач или просто для развлечения использовались различные автоматические устройства. К последним относятся автоматы, популярные в Европе 17 и 18 веков, с танцующими фигурами, которые снова и снова повторяли одно и то же задание; эти автоматы являются примерами управления без обратной связи. Вехи среди устройств с обратной связью или устройств автоматического управления с «замкнутым контуром» включают регулятор температуры печи, приписываемый Дреббелю, около 1620 года, и центробежный флайболовый регулятор, использовавшийся для регулирования скорости паровых двигателей Джеймсом Уаттом в 1788 году. В своей статье 1868 года «О регуляторах» Джеймс Клерк Максвелл смог объяснить нестабильность, проявляемую флайболовым регулятором, с помощью дифференциальных уравнений для описания системы управления. Это продемонстрировало важность и полезность математических моделей и методов для понимания сложных явлений и положило начало математическому управлению и теории систем. Элементы теории управления появились раньше, но не так ярко и убедительно, как в анализе Максвелла. Теория управления добилась значительных успехов в следующем столетии. Новые математические методы, а также достижения в области электронных и компьютерных технологий позволили управлять значительно более сложными динамическими системами, чем мог стабилизировать оригинальный регулятор флайбола. Новые математические методы включали разработки в области оптимального управления в 1950-х и 1960-х годах, за которыми последовал прогресс в стохастических, надежных, адаптивных, нелинейных методах управления в 1970-х и 1980-х годах. Применение методологии управления помогло сделать возможными космические путешествия и спутники связи, более безопасные и эффективные самолеты, более чистые автомобильные двигатели, а также более чистые и эффективные химические процессы.

Список литературы:

1. Каримов Х. Основы теории автоматического управления и регулирования. Ташкент -2015.
2. Арипов Н. Теория автоматического управления и элементы автоматики. Ташкент - 2010.
3. Системы автоматического управления: //en.m.wikipedia. org/ wiki/ Control_engineering.