Система управления

Совокупность объекта управления и устройства управления, взаимодействие которых приводит к поставленной цели управления, называется системой управления.

Рис. 1 Блок-схема системы управления

Итак: управление технологическим процессом, оборудованием - это выполнение алгоритмов управления.

Система управления — это возможность целенаправленного воздействия на механизмы, производ­ственные и экономические процессы в интересах общества.

Техника управления базируется на теории обратной связи и анализе линейных систем; она включает в себя также основные положения теории цепей и теории связи. Поэто­му она не ограничивается только какой-то одной технической дисциплиной, а в равной степени применима к аэронавтике, химической технологии, механике, экологии, строите­льству, электротехнике. Очень часто, например, система управления включает в себя эле­менты электрической, механической и химической природы. Более того, по мере более глубокого понимания динамики бизнеса, социальных и политических процессов будет повышаться и способность управления этими процессами.

Система управления— это соединение отдельных элементов в определенную конфигурацию, обеспечивающую заданные характеристики. В основе ее анализа лежит тео­рия линейных систем, предполагающая наличие причинно-следственных связей между элементами. Поэтому процесс или объект,подлежащий управлению, может быть пред­ставлен в виде блока, изображенного на рис. 2. Связь между входом и выходом — это, по сути, преобразование одного сигнала (причины) в другой (следствие), причем доволь­но часто с усилением мощности.

Рис. 2 Система управления

Управление инженеры часто используют обратную связь при проектировании систем управления. Например, в автомобиле с круиз-контроля скорости автомобиля находится под постоянным контролем и подается обратно в систему, которая регулирует мощность двигателя соответственно. Там, где есть регулярная обратная связь, теории управления можно использовать для определения того, как система реагирует на такую обратную связь.

Нашу эру часто называют "Веком Автоматизации". Основная причина этого - постепенное, но неуклонное перемещение все большего количества функций регулирования, управления и контроля от человека к машинам и оборудованию (на сегодня, главным образом, компьютеризированным). Ядро современной технологии автоматизации в большой степени составляют технологии управления без обратной связи (по незамкнутому контуру) и с обратной связью (по замкнутому контуру). Хотя обе области фактически идентичны в постановке целей, между ними имеется явное различие в основных принципах выполнения задач. Как будет показано в дальнейшем, технология управления с обратной связью обычно основана на более технически развитых принципах, хотя это может приводить к более высоким затратам на проектирование и оборудование.

В разомкнутой системе управлениядля получения же­лаемой реакции объекта обычно используется регулятор или исполнительное устройство, как показано на рис. 4. В разомкнутой системе обратная связь отсутствует.

Рис. 4 Пример разомкнутой системы

В разомкнутой системе для непосредственного управления объектом применя­ется специальное исполнительное устройство, а обратная связь отсутствует.

В отличие от разомкнутой, в замкнутой системе производится измерение действите­льного значения выходного сигнала, которое затем сравнивается с его желаемым значе­нием. Измеренное значение выхода называют сигналом обратной связи.Простейшая замкнутая система управленияизображена на рис. 5. Замкнутая система стремится поддержать заданное соотношение между двумя переменными путем сравнения функций от этих переменных и использования их разности в качестве управляющего сигнала. Чаще всего разность между заданным значением выходной переменной и ее действитель­ным значением усиливается и используется для воздействия на объект управления, в ре­зультате чего эта разность постоянно уменьшается. Принцип обратной связи лежит в основе анализа и синтеза систем управления.

Рис. 5 Замкнутая система управления

В замкнутой системе производится измерение выходной переменной и его резуль­тат в виде сигнала обратной связи сравнивается с эталонным входным сигналом, несущим информацию о заданном значении выходной переменной.

В связи с возрастающей сложностью объектов управления и желанием добиться оптимальных показателей качества, за последнее десятилетие резко повысилась роль авто­матического управления. К тому же во многих случаях возникает необходимость учиты­вать взаимное влияние выходных переменных друг на друга, что неизбежно отражается на структуре системы.