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

32 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

63552. Общая характеристика философии эпохи Возрождения, вклад в натурфилософию 41.5 KB
  В рамках натурфилософии философы эпохи Возрождения предпринимают попытки объяснить целостность природы и устройство мироздания создать философско-научную картину мира. Леонардо да Винчи 1452-1519 продолжил: Человек не только наполнитель туалетов а великолепное орудие Природы земной Бог.
63553. Становление, место и роль античной философии в культуре человечества 42.5 KB
  Античной называют философию Эллады Древней Греции и Древнего Рима. Лишенные власти аристократы развивали культуру спонсировали философию. Как на прочном фундаменте геометрии Эвклида и механики Архимеда трагедий Эсхила и политики...
63554. Вклад в философию идей Пифагора, Эмпедокла, Ксенофана и элеатов 38 KB
  Споря с Гераклитом доказывал что ничего не меняется в поиске для людей чегото вечного ввел самое общее в философии понятие бытие доказал логически невозможность небытия и движения из тождества бытия и мышления вывел познаваемость мира. Сравнительный анализ философии Демокрита Сократа и софистов.
63555. Классика Эллады: значение идей Платона и Аристотеля 46.5 KB
  Классика Эллады: значение идей Платона и Аристотеля. Платон Аристокл жил в 427-347 до н. Попытке Демокрита свести все объяснения к движению атомов в пустоте и фатальному следованию людьми судьбе Платон противопоставил онтологическое открытие объективности мира идей мира культуры что позволило сознательно...
63556. Периодизация, центры развития и общая характеристика философии Средневековья 45.5 KB
  Философия европейского Средневековья. Если античная философия делится в познавательных целях на досократиков классику и эллинизм то средневековая философия делится условно на периоды патристики16 века н. В Средиземноморье закончился переход от собирательства к производству...
63557. Роль в развитии научно-философской мысли позитивизма и постпозитивизма 46.5 KB
  Формирование герменевтики как философской методологии понимания и интерпретации истолкования начато немецким протестантом Ф. Для этого используется герменевтический круг в котором мы движемся от изучения частей к пониманию целого и от понимания целого к пониманию частей.
63558. Роль философских идей психоанализа в понимании человека и общества 47.5 KB
  Если какой то предок бросился с моста то далекого потомка может на мосту тянуть кинуться с высоты но если помочь сознательно отделить жизнь этого человека от жизни неизвестного ему предка то он перестанет бояться высоты...
63559. Россия между Западом и Востоком. Философские западники и почвенники 40 KB
  Философией в России доныне занимается в основном гуманитарная политизированная интеллигенция а действительно полезные для исканий истины естествоиспытатели в философии России редки. Современность показывает ту же закономерность: по мере ослабления России растут притязания на ее богатства соседних а теперь и заокеанских государств.
63560. Перспективы учения о ноосфере, философии космизма и «общего дела» 31 KB
  Ноосфера как особая оболочка земного шара становящаяся новым этапом развития биосферы атмосферы и гидросферы могущество вооруженного наукой и техникой человечества должно быть направлено на помощь силам природы в планетарном масштабе. Все природные процессы стали уже протекать не так как протекали бы в отсутствии человечества на планете.