18416

Основные понятия и определения: система управления, объекты управления и их характеристика

Лекция

Менеджмент, консалтинг и предпринимательство

Лекция 1. Введение. Основные понятия и определения: система управления объекты управления и их характеристика. До сего времени в повседневной жизни и в тех дисциплинах которые вы уже прослушали мы постоянно употребляли такие слова как €œсистема€ €управление€ €

Русский

2013-07-08

91 KB

34 чел.

Лекция 1.

Введение. Основные понятия и определения: система управления, объекты управления и их характеристика. 

До сего времени в повседневной жизни и в тех дисциплинах, которые вы уже прослушали мы постоянно употребляли такие слова как “система”, ”управление”, ”эффективность”, ”критерии”, ”структура системы”, ”объект управления” и др. особо не задумываясь над их смыслом в то время, как каждое из них требует глубокого осмысления и четкого понимания. Особенно эти понятия требуют определений и разъяснений с позиции специалистов-автоматчиков и читаемой дисциплины.

Итак, рассмотрим некоторые из названных терминов подробно. Начнем с определения “системы” и связанные с ним понятия.

Система – это нечто целое, представляющее собой единство закономерно расположенных и находящихся во взаимной связи частей.

Далее рассмотрим понятие управление – это совокупность приборов. Приспособлений, устройств, посредством которых управляется ход машины механизма ил процессов в них происходящих.

Автоматическое управление – это управление, осуществляемое техническими средствами без участия человека.

Система управления – система, в которой реализуется процесс управления путем взаимодействия объекта и управляющей части.

Система автоматического управления (САУ) – это система, состоящая из объекта управления и управляющего устройства (управляющей части), человек непосредственного участия в процессе управления не принимает.

Автоматизированная система управления (АСУ) – это система предполагающая обязательное участие людей в процессах управления. Принципиальное отличие АСУ от традиционной системы управления состоит в том, что в АСУ часть управленческих работ, а именно сбор, анализ,  преобразование и передача информации выполняется с помощью вычислительной техники.

Автоматизированная система управления (АСУ) – это человеко-машинная система, использующая современные экономико-математические методы, средства электронно-вычислительной техники и связи, а также  новые организационные принципы управления для отыскания и реализации на практике наиболее эффективного управления соответствующим объектом (системой).

Говорить о системах автоматического и автоматизированного управления можно, используя наглядные примеры. Наглядность понятиям придает графическое изображение структур систем и носит название структурных схем систем автоматического либо автоматизированного управления.

Изобразим систему автоматического управления с основными ее элементами на конкретных примерах.

Технологический процесс и оборудование, в котором оно осуществляется, называется, как правило, объектом управления (в более узком смысле иногда говорят об объекте регулирования).

Каждый объект управления имеет свой входные и выходные воздействия (параметры). Входные воздействия меняющееся случайным образом во времени, влияющие на выходные показатели, и которые в лучшем случае могут быть проконтролированы, но не оперативно изменены по нашему желанию, носят название входных возмущающих воздействий (смотри рисунок 1).                            

                                          

                                            Zi

                                                             f(t)

           Хi                                                                                                                          Yi

                                                                                                                                   Рисунок 1 К описанию процессов и производств как объект управления.

Входные воздействия (Хi), которые могут быть оперативно и целенаправленно изменены (человеком или техническим устройством) с целью получения заданных выходных параметров (Yi) носят название управляющих воздействий.

Выходные параметры – это параметры, с помощью которых оценивается состояние или качество ведения процесса. Это могут быть простейшие технологические показатели, характеризующие работу агрегата, ход процесса или более сложные параметры, характеризующие, например, эффективность работы оборудования, процессов или предприятия в целом.

При характеристике объектов управления выделяют также такие входные воздействия как помехи, которые надо отличать от характеристики возмущающих воздействий.

Помехами, как правило, называют группу возмущающих воздействий, которые также влияют на выходные показатели. Они не могут быть, как изменены оперативно, по нашему желанию, так и проконтролированы, мы о них можем только догадываться. К помехам или к их функциям, как правило, относят такие понятия как: старение оборудования, забивка оборудования, износ отдельных частей системы и так далее.

Таким образом, рассмотрим систему автоматического управления уровнем жидкости в емкости, в которую она (жидкость) втекает и вытекает в соответствии с требованиями потребления.

             Qвх

  h                                   Qвых 

 

 

Рисунок 2 Емкость с жидкостью как объект управления.

Представим физический объект с жидкостью с позиции ранее нами данных определений.             Qвых         

                    

          Q1(t) 

Qвх      h(t)

 h

 

y2(t)

h1(t)

hтек(t)

                      y1(t) рассогл ЭС hзад(t)

 

где    h, h1(t), hтек(t) – это унифицированный токовый сигнал 0-5, 4-20, 0-20мА.

        рассогл = hтек(t)- hзад(t)

Рисунок 3 Структурная схема системы автоматического регулирования уровня жидкости в емкости.

В соответствии с изображенной структурной схемой системы автоматического регулирования выходная регулируемая величина h–уровень жидкости, измеряется с помощью технического устройства называемого измерительным преобразователем или датчиком уровня. Что такое датчик, виды датчиков будем рассматривать далее в специальном разделе, здесь ограничимся общим понятием о датчике, как о техническом устройстве, позволяющем автоматически получать информацию о регулируемой или контролируемой величине. Датчики также называют первичными приборами или первичными преобразователями.

Сигнал с датчика h1(t) поступает в измерительный прибор, который по аналогии с датчиком, называется вторичным прибором. Вторичные приборы предназначены для регистрации (записи, визуализации) информации и передачи ее на следующие устройства системы.

Информация с вторичного прибора hтек(t) поступает на элемент сравнения ЭС, куда также входит сигнал от задатчика о заданном значении hзад(t) регулируемой величины. Результат сравнения двух величин в виде сигнала рассогласования                              рассогл(t)= hтек(t)-hзад(t) называемый рассогласованием (или отклонением) поступает в регулирующее устройство.

Регулирующее устройство (регулятор) предназначено для формирования управляющего (регулирующего) воздействия y по определенному закону и передачи его на исполнительный механизм ИМ, о том какие законы регулирования и какие регуляторы используются, в настоящее время в промышленности, будем рассматривать далее.

Исполнительные механизмы могут быть, как и другие элементы, в зависимости от рода используемой энергии электрическими, пневматическими, гидравлическими. Исполнительный механизм предназначен для обработки команд выработанных регулятором и воздействия на конечное звено системы регулирования – регулируемый орган.

Регулирующий орган РО предназначен для изменения количества вещества или энергии, поступающей в объект управления, до достижения заданного значения выходной (регулируемой) величины.

Остановимся кратко на алгоритме функционирования рассматриваемой системы. Итак, при колебаниях объемного расхода Qmax Q< Qmin предположим, что QQmax, тогда уровень h начнет резко снижаться, что непременно зафиксируется датчиком, сравнится с заданным значением и результат рассогласования поступит в регулирующее устройство. Последнее выработает регулирующее воздействие, с помощью которого ИМ переместит регулирующий орган таким образом, что в емкость добавится необходимое количество жидкости, и уровень восстановится до прежнего значения.  Если не принять никаких мер по управлению, то уровень снизится, что  приводит к нестабильному и неравномерному снабжению потребителей жидкостью, что непрерывно зафиксируется датчиком сравнения с заданным значением и результат рассогласования поступит в регулирующее устройство.

Таким образом, работают практически все системы автоматического регулирования за исключением некоторых специальных, таких как поисковые системы экстремального управления, следящие системы и так далее.

Рассмотрим структурную схему автоматизированного управления также на конкретном объекте.

Под структурой управления понимают совокупность частей автоматической (автоматизированной) системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, а также путем передачи воздействий между ними.

В самом общем виде структурная схема управления может быть представлена так, как показано на рисунке 4.

                                       f1   f2  … fi                                                                                                                                                                                                                  

                                           

                           

    1 x1

    2 x2

    …                                                                  …

    m                                                                  xn

                                                                           

                                                                                                  

                                                       y1  y2 …  yj

                                                                      

                                                    

 

                                                       g1  g2  gk 

Рисунок 4 Структурная схема системы автоматизированного управления.

Объект управления и система управления взаимодействуют так, что в целом обеспечивают требуемый результат функционирования объекта, характеризуемого параметрами: x1, x2, … хm.

Другие параметры: y1,  y2, …  yj - ряд вспомогательных параметров;

                                g1,  g2, … gk - предписанные значения параметров;

                                1,  2, … m – управляющие воздействия.

Структуры управления могу быть:

  •  одноуровневыми централизованными;
  •  одноуровневые децентрализованными;
  •  многоуровневые.

Одноуровневые системы управления, у которых управление осуществляется из одного пункта, называют централизованными (рисунок 5).

Одноуровневые системы управления, у которых отдельные части сложного объекта управляются из самостоятельных пунктов управления, называются децентрализованными (рисунок 6). Такие системы применяют для объектов более сложных, территориально разобщенных.

 

Рисунок 5 Пример одноуровневой системы централизованного управления.

Рисунок 6 Пример одноуровневой децентрализованной системы управления.

Одноуровневые системы управления не всегда позволяют решить оптимальным образом вопросы управления объектом (технологическим процессом, технологическим комплексом). В связи с этим для управления сложными технологическими процессами прибегают к разработке многоуровневой системе управления.

В такой системе управление осуществляется командами, сформированными на соответствующем уровне. Например, если уровней управления (i) больше чем два, то управление осуществляется командами, сформированными на: i уровне,  i –1,  i +1 и совместными командами, сформированными на i +( i +1)+( i -1) уровень.

                                                                                                                                                                       

                             

                                                                                                                                               

                                                                                                                                                                               

                                                                                                                                                                                

                                                                                                                                                                              

                                                                                                                                                                         

                                                                                                                                                                 

                                                                                                                                                                       

Рисунок 7 Многоуровневая система управления.

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30659. Роль пейзажа в произведениях отечественной литературы 13.54 KB
  Так например в повести Бедная Лиза Карамзина живописные картины природы на первый взгляд можно счесть случайными эпизодами которые являются всего лишь красивым фоном для основного действия. Таким образом здесь описание природы служит для выражения авторской позиции. Здесь картина природы раскрывает не только душевное состояние Лизы но и предвещает трагичный финал данной истории. Его характер отражается в принадлежащих ему описаниях природы Фаталист Тамань Княжна Мери.
30660. Сны героев. Их художественная функция в произведениях отечественной литературы 12.95 KB
  Так сон Татьяны в Евгении Онегине заключает в себе идею о близости героини к народу. Татьяна исключительно романтическая натура что и доказывает её сон. Во многом сон носит символический характер таким образом автор переплетает народные представления о сне образ ручья медведя леса и т. Иной характер носит сон Обломова Гончаров Обломов в котором герой видит свою родную деревню и свое детство.
30661. Русский характер в очерке Н. Лескова “Леди Макбет Мценского уезда” 14.73 KB
  Леди Макбет Мценского уезда история трагической любви и преступлений Катерины Измайловой. В картинах любви гармонию нарушает вдруг вторгшийся разлад: возлюбленный то думает о деньгах. Героиня обезумела от любви и готова сделать все что угодно чтобы только Сергей был доволен. Признаваясь что не любил Катерины Львовны никогда Сергей пытается отнять то единственное что составляло жизнь Измайловой прошлое ее любви.
30662. Русский характер в очерке Н. Лескова Леди Макбет Мценского уезда 15.62 KB
  Леди Макбет Мценского уезда история трагической любви и преступлений Катерины Измайловой. Да и чувство Катерины Львовны не может быть свободным от инстинктоз собственнического мира и не попадать под действие его законов. И вместе с тем слепая страсть Катерины неизмеримо больше значительнее чем корысть Сергея. Признаваясь что не любил Катерины Львовны никогда Сергей пытается отнять то единственное что составляло жизнь Измайловой прошлое ее любви.
30663. Сатира М.Е. Салтыкова-Щедрина. Художественная функция «эзопова языка» в произведениях писателя 15.47 KB
  Салтыкова-Щедрина по праву считается История одного города которую он начал писать в 1868 году а закончил в 1870 году. Жанр Истории одного города определить довольно трудно: автор написал его в форме летописи но изображённые здесь события кажутся абсолютно нереальными образы фантастичными а происходящее походит на какой то кошмарный бредовый сон.Главный герой Истории одного города народ обобщенный образ которого раскрывается из главы в главу все шире. Но и сами носители верховной власти города Глупова играют очень важную роль в...
30664. Своеобразие сатиры В.В. Маяковского в стихотворениях «О дряни», «Прозаседавшиеся» 13.67 KB
  Маяковского в стихотворениях О дряни Прозаседавшиеся В дореволюционный период творчества поэта основной целью его сатиры было беспощадно обличение существующего строя.Первая группа сатирических произведений поэта разоблачает и высмеивает мещанство О дряни Еще раз о дряни Ханжа Маруся отравилась и др.В сатирическом фельетоне а именно так исследователи определили жанр этого произведения О дряни Маяковский обличает мещанство.
30665. Своеобразие стиля Чехова-прозаика (на примере рассказов «Человек в футляре», «Крыжовник», «О любви») 14.02 KB
  Чехов стремится в своих рассказах проследить динамику человеческой души в разных ее проявлениях и во всей ее глубине. Но ведь обыденность и творит личность и Чехов стремится обратить внимание читателя на отдельные дни и часы маленького обывательского существования осмыслить их и помочь человеку жить осознанно. А в рассказе О любви устами главного героя Чехов скажет: Я понял что когда любишь то в своих рассуждениях об этой любви нужно исходить от высшего от более важного чем счастье или несчастье грех или добродетель или не...
30666. В чем смысл финала рассказа А.П.Чехова «Ионыч» 13.61 KB
  Чехов обращается к проблеме духовной деградации человека. К 3536 годам он уже превращается в Ионыча ожирел потерял совесть и стал похож не на человека а на языческого божка. В конце рассказа мы уже не видим прежнего молодого человека который мог бы прийти ночью на свидание на кладбище. Он променял живые мысли на сытое самодовольное существование он не смог сберечь в себе человека.
30667. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ АВТОРСКОЙ ПОЗИЦИИ 20.95 KB
  Заглавие вводит читателя в мир произведения выражает основную тему текста определяет его важнейшую сюжетную линию или указывает на его главный конфликт. Б Заглавие может называть главного героя произведения Евгений Онегин Обломов Анна Каренина Иванов В Заглавие текста может указывать на время и место действия Полтава А. Таким образом заглавие художественного произведения вопервых соотносит сам текст с его художественным миром: главными героями временем действия: Гусев А. Чехова Ионыч...