CC BY
14
3. Игебаева Ф.А. О задачах курса «Деловые коммуникации» в системе экономического и управленческого образования // Экономика, социология, право. Материалы XXIII научно-практической конференции «Экономика, социология, право: новые вызовы и перспективы». Москва, 28-29 декабря 2017 г. Институт стратегических исследований. - Москва, 2017. - С.53-54.
4. Муравьева, О.И. Проблема общения и коммуникативной компетентности в контексте гипотезы о психологических пространствах существования человека // Вестник Томского Государственного Университета. - 2018. - № 286. - С. 110-117.
5. Президент России. Расширенное заседание коллегии Министерства Обороны. Электронный журнал. URL.:http://www.kremlin.ru/events/president/news/56472 (дата обращения 24.11.2018).
6. РИА Новости «Мозговой центр» армии России запустят на полную мощность 1 декабря. Электронный журнал. [Электронный ресурс] Режим доступа: URL.:http://www.ria.ru/defense sofety (дата обращения 24.11.2018).
7. Чеботарева, Е.Г. Роль деловых коммуникаций в управлении организацией // Сборники конференции НИЦ «Социосфера». - 2017. - № 25. - С. 122-125.
УДК 681.51
Федоров В. Е., к. э. н.
доцент кафедра А ТПиП Глушков Г.Е. ст. преподаватель кафедра А ТПиП ГОУПГУ им. Т.Г. Шевченко филиал в г. Рыбница Приднестровье, г. Рыбница ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ В статье рассмотрены основные понятия и определения линейных систем автоматического управления.
Ключевые слова: Автоматизация производственных процессов, линейные системы, процесс, система, объект.
Fedorov V.E. Glushkov G.E.
BASIC CONCEPTS AND DEFINITIONS OF LINEAR AUTOMATIC
CONTROL SYSTEMS
The article describes the basic concepts and definitions of linear automatic control systems.
Keywords: automation of production processes, linear systems, process, system, object.
Автоматизация производственных процессов является характерной чертой современного прогресса. Одной из основных проблем при автоматизации технологического оборудования является создание надежных и работоспособных систем автоматического управления и регулирования процессами и объектами. Для решения представленной проблемы и призвана теория автоматического управления (ТАУ). Линейные системы, свойства которых не изменяются при изменении их состояния, т.е. параметры линейной системы, характеризующие её свойства (упругость, масса и коэффициент трения механической системы; ёмкость, индуктивность и активное сопротивление электрической системы), не зависят от величин, характеризующих состояние системы (от смещений и скоростей в случае механической системы, напряжений и токов в случае электрической системы). Параметры реальных систем всегда в той или иной степени зависят от их состояния, например коэффициент упругости пружины зависит от величины деформации (отклонения от закона Гука при больших деформациях), активное сопротивление проводника зависит от его температуры, которая, в свою очередь, зависит от силы протекающего по проводнику тока и т. д. Поэтому реальные системы можно рассматривать как линейные только в некоторых ограниченных пределах изменений их состояния, при которых допустимо пренебречь изменениями их параметров. Для очень большого числа реальных систем эти пределы оказываются весьма широкими, поэтому большинство задач можно решать, рассматривая реальные системы как линейные. Примерами линейных систем могут служить: маятник (при малых амплитудах колебания), электрический колебательный контур, мостовая измерительная схема, системы автоматического управления и регулирования и др. В тех случаях, когда в пределах возможных изменений состояний реальной системы уже сказываются изменения её параметров, приходится учитывать нелинейность системы.
Линейные системы обладают свойствами, существенно упрощающими анализ происходящих в них процессов. Процессы в линейных системах описываются линейными дифференциальными уравнениями (откуда и произошло их название). Причём, в различных по физической природе линейных системах процессы описываются одинаковыми по структуре уравнениями. На этом основано физическое и, в частности, электрическое моделирование линейных систем, а также моделирование на ЭВМ. Линейные системы играют большую роль в физике и технике, так как без искажения формы воспроизводят внешние воздействия, имеющие характер гармонических колебаний, и в линейных системах справедлив принцип суперпозиции.
Для осуществления различных технологических и производственных процессов необходимо, чтобы величины, которые характеризуют эти процессы, удовлетворяли определенным требованиям.
Так, например: в энергетических системах должны поддерживаться на
определенном уровне величины напряжения, тока, частоты; в космонавтике необходимо обеспечить движение корабля в пространстве по заданной траектории. Все это осуществляется посредством управления.
Управление - это совокупность действий, направленных на достижение поставленной цели.
Регулирование - частный случай управления техническими системами. Регулирование направлено на достижение объектом заданного состояния.
Объектом управления (регулирования) являются устройства, реализующие физические, химические, биологические и иные процессы, связанные с движением массы, энергии и информации.
Управление объектом осуществляется посредством управляющего устройства. Применительно к техническим системам используются термины регулирующее устройство или регулятор.
Любой процесс управления включает в себя следующие основные этапы:
- сбор и обработка информации о положении объекта управления в целях оценки сложившейся ситуации;
- принятие решения о наиболее целесообразных действиях;
- исполнение принятого решения.
Сбор информации о положении объекта управления заключается в измерении его координат, а также величин задающих и возмущающих воздействий. Для решения этой задачи используются различные измерительные устройства, образующие так называемую информационно -измерительную подсистему. Обработка полученной информации имеет целью выработку, на основании принятого закона управления, управляющего сигнала, который должен обеспечить достижение цели управления. Обработка информации и принятие решения о необходимых действиях осуществляются в логико-вычислительной подсистеме. Управляющие сигналы, полученные в логико-вычислительной подсистеме, поступают на исполнительную подсистему, которая приводит в действие регулирующие органы объекта управления, которые и решают задачу приведения его в требуемое положение. Совокупность объекта управления и управляющей подсистемы, в которую входят вышеперечисленные устройства (подсистемы) и образует систему автоматического управления (САУ).
Система - набор взаимодействующих элементов, обеспечивающих общий режим функционирования. Под элементом подразумевается любое техническое устройство, выполняющее назначенную функцию.
Управляющее устройство и объект управления образуют систему управления. Она называется разомкнутой, если сигнал передается в одном направлении, от управляющего устройства к объекту управления. Система называется замкнутой, если сигнал передается не только от управляющего устройства к объекту управления, но и обратно, от объекта управления к
управляющему устройству. В замкнутой системе различают соответственно канал прямой связи и канал обратной связи. Если устранить обратную связь, замкнутая система становится разомкнутой.
Система управления (регулирования) характеризуется состоянием -значением всех параметров и показателей в данный момент времени.
Параметром называют количественную характеристику, показателем -качественную.
Система автоматического управления или система автоматического регулирования (САР) - это совместное действие управляющего устройства (регулятора) и объекта управления (регулирования).
Система управления, в которой все элементы процесса управления осуществляется человеком, называется системой ручного управления. Если реализация всех элементов процесса управления осуществляется специально созданным техническим устройством без непосредственного участия человека, то такая система называется системой автоматического управления. Когда управление осуществляется совместными действиями технических устройств и человеком, то такая система называется системой автоматизированного управления.
Автоматическое управление - автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании анализа полученной информации, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления.
Все сообщения в системе управления отображаются сигналами. Сигнал - некоторая изменяющаяся физическая величина любой природы.
Изменение параметров объекта управления происходит под влиянием воздействий. Термином «воздействие» объединяют причины, изменяющие параметры объекта: электрические, давление, смещение и т.п. Воздействия классифицируют на:
-задающие (входное) - команды управляющему устройству (регулятору);
-управляющие (регулирующие) - изменяют параметры, определяющие состояние объекта;
-возмущающие - случайные воздействия окружающей среды на объект управления.
Каждому воздействию (рис. 1) присваивается обозначение: задающее (входное) - g(t), (х(^), управляющее - z(t), управляемое (выходное) - у(11), возмущение - А^). Все они функции времени.
Направление, в котором действуют (распространяются) воздействия (сигналы), на схемах обозначают стрелками.
Возмущающие воздействия делятся на два вида: нагрузка и помехи.
Нагрузка - внешнее воздействие, приложенное к управляемому объекту, независящее от управляющего устройства и являющееся причиной изменения режима работы объекта.
Помехи - внешние воздействия на отдельные элементы объекта управления, не содержащие информации, необходимой для управления.
Закон управления - правило или функциональная зависимость, в соответствии с которым управляющее устройство формирует управляющее воздействие. В общем случае эта зависимость представляется в следующем
виде: z(t) = F (У«), / (t), g (t)).
Любой объект управления можно рассматривать в статическом и динамическом режиме работы. В условиях статического режима работы воздействия y(t) и z(t) постоянны. Параметры объекта могут быть сосредоточенными (постоянны по всем геометрическим координатам) и рассредоточенными (один или несколько параметров не постоянны по геометрическим координатам). Для изучения сосредоточенных параметров используют обыкновенные дифференциальные уравнения, а для изучения рассредоточенных параметров дифференциальные уравнения в частных производных.
Объект управления может быть устойчивым, неустойчивым и нейтральным.
Объект устойчив, если после кратковременного внешнего воздействия он с течением времени возвратится к исходному состоянию или состоянию близкому к нему (рис. 2, а).
Объект неустойчив, если после кратковременного внешнего воздействия он с течением времени все больше отклоняется от исходного состояния (рис. 2, б).
Объект нейтральный, если после кратковременного внешнего воздействия он с течением времени никогда не возвратится к исходному состоянию (рис. 2, в).
В данной статье рассмотрены основные понятия и определения линейных систем автоматического управления, которые формируют определенную систему знаний о существующих методах автоматического управления в структуре систем, их устойчивости и качества регулирования.
Использованные источники:
1. Анхимюк, В.Л. Теория автоматического управления: учеб. пособие для ВУЗов / В.Л. Анхимюк, О.Ф. Опейко, Н.Н. Михеев. - 2-е изд., испр. -Минск: Дизайн про, 2002. - 351 с.
2. Брюханов, В.Н. Теория автоматического управления: учеб. для ВУЗов / В.Н. Брюханов, М.Г. Косов, С.П. Протопопов и др.; под ред. Ю.М. Соломенцева. - 3-е изд. - М.: Высш. шк., 2000. - 265 с.
3. Востриков, А.С. Теория автоматического регулирования: учеб. пособие для вузов / А.С. Востриков, Г.А. Французова. - М.: Высш. шк., 2004. - 365 с.
4. Душин, С.Е. Теория автоматического управления: учеб. для ВУЗов / С.Е. Душин, Н.С. Зотов, Д.Х. Имаев, Н.Н. Кузьмин; под ред. В.Б. Яковлева. - М.: Высш. шк., 2003. - 566 с.
5. Ерофеев, А.А. Теория автоматического управления: учеб. для ВУЗов. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПБ.: Политехника, 2003. - 301 с.
6. Клюев, А.С. Автоматическое управление линейными системами / А.С. Клюев, Е.А. Кочетков, А.Е. Кочетков; под общ. ред. А.С. Клюева. - М.: Фирма «Испо-сервис», 2003. - 196 с.
