Контрольная работа по автоматике и управлению

Если у вас нет времени на выполнение контрольной работы по автоматике и управлению, вы всегда можете попросить меня, пришлите задания мне в Контрольная работа по автоматике и управлениюwhatsapp, и я вам помогу онлайн или в срок от 1 до 3 дней.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Контрольная работа по автоматике и управлениюОтветы на вопросы по заказу контрольной работы по автоматике и управлению:

Контрольная работа по автоматике и управлению

Контрольная работа по автоматике и управлениюСколько стоит помощь с контрольной работой?

  • Цена зависит от объёма, сложности и срочности. Присылайте любые задания по любым предметам - я изучу и оценю.

Контрольная работа по автоматике и управлениюКакой срок выполнения контрольной работы?

  • Мне и моей команде под силу выполнить как срочный заказ, так и сложный заказ. Стандартный срок выполнения – от 1 до 3 дней. Мы всегда стараемся выполнять любые работы и задания раньше срока.

Контрольная работа по автоматике и управлениюЕсли требуется доработка, это бесплатно?

  • Доработка бесплатна. Срок выполнения от 1 до 2 дней.

Контрольная работа по автоматике и управлениюМогу ли я не платить, если меня не устроит стоимость?

  • Оценка стоимости бесплатна.

Контрольная работа по автоматике и управлениюКаким способом можно оплатить?

  • Можно оплатить любым способом: картой Visa / MasterCard, с баланса мобильного, google pay, apple pay, qiwi и т.д.

Контрольная работа по автоматике и управлениюКакие у вас гарантии?

  • Если работу не зачли, и мы не смогли её исправить – верну полную стоимость заказа.

Контрольная работа по автоматике и управлениюВ какое время я вам могу написать и прислать задание на выполнение?

  • Присылайте в любое время! Я стараюсь быть всегда онлайн.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Контрольная работа по автоматике и управлениюНиже размещён теоретический и практический материал, который вам поможет разобраться в выполнении контрольной работы по предмету "автоматика и управление", если у вас есть желание и много свободного времени!

Контрольная работа по автоматике и управлению

Содержание:

  1. Ответы на вопросы по заказу контрольной работы по автоматике и управлению:
  2. Автоматика и управление
  3. Основные определения и термины
  4. Принцип обратной связи
  5. Система и ее среда
  6. Решение задачи управления
  7. Сведения о технических средствах автоматики.
  8. Устройства измерения параметров технологических процессов

Автоматика и управление

Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с современными методами анализа, проектирования и моделирования систем автоматического управления (САУ), применяемых в различных по назначению радиотехнических устройствах и производственных процессах радиоэлектронных средств.

Задачами изучения дисциплины является приобретение студентами знаний, необходимых для глубокого понимания теоретических и практических задач технического, экономического и организационного характера, возникающих при создании САУ. Дисциплина основана на применении классических операционных, суперпозиционных и спектральных методов, а также методов статистической теории и методов описания САУ в пространстве состояний и др. В курсе изучаются вопросы теории непрерывных, дискретных линейных, нелинейных стационарных и нестационарных САУ, а также даются сведения об оптимальных САУ.

Излагаются методы анализа и синтеза САУ при заданных требованиях по точности в установившихся и переходных режимах работы.

По этой ссылке вы сможете узнать как я помогаю с контрольными работами:

Помощь с контрольными работами

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

  • методы анализа и синтеза САУ в установившихся и переходных режимах при стандартных входных воздействиях;
  • методы оценки устойчивости линейных и нелинейных непрерывных и дискретных САУ;
  • статистические методы анализа и синтеза САУ при случайных входных воздействиях;
  • классические (операторные и спектральные) методы и современные (на основе пространства состояний) методы коррекции динамики САУ;
  • методы построения законов управления и их реализация на ЭВМ, исходя из требований устойчивости и точности САУ;
  • основные критерии оптимизации САУ в условиях реально существующих ограничений;
  • методы синтеза САУ, оптимальных по заданному критерию.
  • Наряду с полученными знаниями студенты должны уметь:
  • представлять процесс (закон) управления в виде структуры (совокупности типовых динамических звеньев);
  • оценить характеристики и параметры САУ в соответствии с заданными требованиями по точности;
  • выбирать структуру корректирующего алгоритма (устройства) в соответствии с существующими возможностями его технической реализации;
  • осуществить анализ устойчивости САУ;
  • рассчитать точные характеристики (статистические и динамические ошибки) САУ;
  • оценить требуемые параметры динамики работы вычислителя на предмет ее технической реализуемости, произвести выбор управляющих ЭВМ из числа существующих.

История развития САУ

Под влиянием потребностей автоматизации управления технологическими процессами и подвижными объектами в 40-х и 50-х годах теория систем автоматического управления интенсивно развивалась. Эта прикладная теория стала предметом изучения во многих технических вузах. До сих пор она остается основным инструментом проектирования систем управления технологическими процессами и подвижными объектами.

В инженерной теории управления решались задачи управления "в малом" и "в большом". Управление в малом означает следующие. Оптимальная программа изменения режимов технологического процесса, движения объекта, выраженная в задающих воздействиях, считалась известной. Она определялась на стадии проектирования с привлечением различного рода знаний или практического опыта. Задача управления заключалась в выполнении этой программы, стабилизации программного движения.

Таким образом, предметом теории управления "в малом" являлось решение множества частных задач на каждом этапе технологического процесса. Увязка всех этих задач производится на стадии проектирования на основе априорной информации с помощью методов, внешних по отношению к данной теории. Это был первый этап. Основы которого были заложены А. Стодолой, Д. К. Максвеллом. Второй этап. Развитие методов математики и вычислительной техники в конце 50-х и в начале 60-х годов позволило сформировать более общие принципы теории управления. Это сделали известные ученые Л. С. Понтрягин, Р. Беллман и Р. Кальман.

Ими были заложены основы современной теории управления. На этом этапе были введены следующие понятия и результаты: Описание движения в фазовом пространстве, принцип максимума, динамическое программирование, функциональный анализ и прочие. Рассматривались адаптивные и самонастраивающиеся системы управления. Наиболее удовлетворительное определение современной теории САУ получается, если в основу положить требования научно-технического процесса, современной и перспективной автоматизации. В связи с этим управление "в большом" означает управление, осуществляемое в реальном масштабе времени и является центральной проблемой современной теории автоматического управления.

По этой ссылке вы сможете научиться оформлять контрольную работу:

Теоретическая контрольная работа примеры оформления

Это фундаментальная проблема порождает ряд крупных задач и методов их 3 решения.

При этом используется математическая модель объекта управления не только в процессе проектирования, но и в процессе функционирования модели. Эта теория потребовала постановку и решение следующей задачи. Анализ, синтез, измерение, идентификацию линейных, нелинейной систем, изучение детерминированных и стохастических процессов, оценивание параметров и других крупных проблем. Классическую теорию САУ в основном создавали инженеры для инженеров.

Современную теорию САУ создают математики для инженеров. В последнее время все большой мере теорию управления создают математики для математиков. Это с точки зрения практики вызывает определенное беспокойство. Прикладная теория САУ должна, прежде всего, учитывать информационные и энергетические закономерности и ограничения, проявляющиеся при создании реальных САУ. В настоящее время теория САУ является сформировавшейся научной и инженерной дисциплиной.

Она непрерывно развивается и внедряется в различные области науки и техники. Огромный вклад в создание современной теории САУ внесли А. Н. Колмогоров, Н. Винер, В. Вольтерра. Работы этих ученых были развиты В. С. Пугачевым. В КАИ с момента его создания велись интенсивные разработки в области теории САУ. В этой области в настоящее время работают В. М. Мотросов (ныне президент академии нелинейных наук), Т. К. Сиразетдинов, Скимель-оше. Ю. В. Кожевников, Г. Л. Дегтярев и другие.

Основные определения и термины

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся термины в области САУ:

  • элементы - это части или компоненты системы управления, условно принятые неделимыми;
  • система - это не сумма составляющих ее частей, а целостное образование с новыми свойствами, которыми не обладают ее элементы.
  • свойства - качества, позволяющие описывать систему и выделять ее среди других.

Свойства характеризуются совокупностью параметров, одни из которых могут иметь количественную меру, другие выражаются лишь качественными. связи - это то, что соединяет элементы и их свойства; состояние системы в данный момент времени характеризуется значениями, существенных с точки зрения решаемой задачи, параметров системы; структура системы - характеризует способ организации элементов в систему с определенными свойствами путем установления между ними взаимодействий; целостность системы - проявляется в том, что ее свойства могут качественно отличаться от свойств составляющих элементов (поваренная соль-натрий, хлор);

Принцип обратной связи

Предложен Чикалевым (1874 г.). Этот принцип является наиболее общим, но и наиболее дорогим. Предложен Чикалевым (1874 г.). Этот принцип является наиболее общим, но и наиболее дорогим.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Канал обратной связи является наиболее уязвимым местом. При нарушении его работы система может стать полностью неработоспособной. Этот общий принцип управления чаще всего реализуется в виде управления по отклонению, то есть с использованием сигнала ошибки e(t).

Контрольная работа по автоматике и управлению

Контрольная работа по автоматике и управлению

По этой ссылке вы сможете заказать контрольную работу:

Заказать контрольную работу

Если задача заключается в управлении объектом при наличии возмущающих воздействий, неточности задания математической модели объекта, погрешности измерений и повышенных требованиях к точности, то принцип управления по отклонению является наиболее совершенным.

Система и ее среда

Понятие системы ограничивает некоторое множество элементов. При этом предполагается, что может существовать некоторое множество элементов за приделами системы, с которыми она взаимодействует. Это множество принято называть внешней средой.

ЭЛЕМЕНТЫ не взаимосвязаные с системой, не являются частями её среды. Система, не имеющая внешней среды, называется изолированной в реальном мире не существует изолированных систем, поэтому концепция изолированности, в решении конкретных проблем используется редко. Система, у которой есть внешняя среда, называют открытой. Если объект определен как открытая система возникает вопрос: какие элементы включить в систему, а какие отнести к внешней среде, универсальных правил для решения этого вопроса не существует, так как хотя конкретные системы по своему характеру объективны?

На них в то же врем наложен субъективный отпечаток, поскольку образующая их конфигурация элементов обусловлена требованиями задач, формулировку и решение которой осуществляет исследователь. Иерархия систем. Относительность точки зрения на систему проявляются и в том, что одну и ту же совокупность элементов допустимо рассматривать либо как систему, либо как часть некоторой, более крупной системы, то есть множество элементов системы можно разделить на ряд подмножеств. Часть системы, образованную из элементов подмножества, называют подсистемой. Анализ и моделирование систем.

Моделью называется отображение определенных характеристик объекта с целью его изучения. Любая исследовательская и проектная деятельность, так или иначе, связана с построением моделей. Проект машины, завода, чертеж детали, макет нового здания или самолета - все это модели будущих реальных объектов.

Изучение явлений, происходящих в природе, в сфере деятельности людей (экономической, политической, общественной) также связано с их моделированием. Модель позволяет выделить из всего многообразия проявлений изучаемого объекта лишь те, которые необходимы с точки зрения решаемой проблемы, то есть модель - не точная копия объекта, а отражение лишь определенной части его свойств. Поэтому центральной проблемой моделирования является разумное упрощение модели, то есть выбор степени подобия модели и объекта.

Модели могут быть реализованы как физическими, так и абстрактными системами. Соответственно различают физические и абстрактные модели. Физическими моделями являются, например макеты приборов, сооружений, машин. К физическим моделям также относятся электрические модели объектов и явлений. В абстрактных моделях описание объектов или явлений делается на каком-либо языке. В качестве языков моделирования могут использоваться, например, естественный язык, язык чертежей, схем, математический язык. Описание объекта или явления, сделанное на математическом языке, называют математической моделью.

Возможно вам пригодятся эти страницы:

Контрольная работа по геологии заказать
Контрольная работа по естествознанию заказать
Контрольная работа по деловому этикету заказать
Контрольная работа по этике заказать

Примером математической модели может служить дифференциальное уравнение вида: Контрольная работа по автоматике и управлению описывающее процесс свободных колебаний пружинного маятника.

Здесь m - масса груза; у (t) - отклонение центра масс груза от положения равновесия в момент времени t; Контрольная работа по автоматике и управлению - жесткость пружины. График свободных колебаний пружинного маятника также является его абстрактной моделью, в которой использован графический язык описания. Как известно, одним и тем же дифференциальным уравнением часто можно описать явления, имеющие различную физическую природу.

Так, приведенное выше уравнение описывает также свободные колебания в электрическом контуре LC. Это значит, что свойства колебаний в пружинном маятнике и в контуре LC одинаковы и последний может рассматриваться как электрическая модель пружинного маятника. Представление реального объекта как системы, использование системных понятий при его моделировании послужили методологической основой для ряда принципов исследования, объединенных общим названием системный анализ. Рассмотрим некоторые из этих принципов, важные с точки зрения дальнейшего изложения.

Каждую систему в иерархии систем можно исследовать в двух аспектах - как элемент более широкой системы и как совокупность взаимосвязанных элементов. Два аспекта обусловливают два принципиально различных подхода к анализу систем: микроанализ (микроподход) и макроанализ (макроподход). Микроанализ системы ведется в направлении изучения и моделирования ее структуры и свойств элементов. При этом, естественно, предполагается, что элементы и связи доступны для наблюдения. Часто микроанализ сводится к исследованию функций элементов и процесса функционирования системы.

Макроанализ концентрирует внимание исследователя на системе в целом, ее свойствах, поведении, взаимодействии с окружающей средой. Лишь с этой точки зрения исследователя интересуют свойства элементов системы и ее внутренняя структура. Результатом макроанализа является макроскопическое описание (макромодель) системы. Часто для построения макромодели система рассматривается в виде "черного ящика". Это образное понятие означает, что внутреннее устройство системы вследствие каких-либо причин скрыто от исследователя. Наблюдаемы лишь связи системы с внешней средой. Изучая изменение выходов системы в зависимости от вариации входных воздействии, исследователь получает представление о свойствах системы, а в тех случаях, когда это требуется, строит гипотезы о ее внутреннем строении. Такой подход исследования и моделирования называют методом черного ящика.

Постановка задачи управления технологическими процессами производства РЭС

Любой целенаправленный процесс, происходящий в производстве РЭС, представляет собой организованную совокупность операций. Эти операции можно разделить на две группы:

  1. Рабочие операции.
  2. Операции управления.

Рабочие операции - это действия, необходимые непосредственно для выполнения процесса в соответствии с природой (физические, химические) и законами, определяющими ход процесса производства. Например, технологический процесс напыления на термовакуумной установке или технологический процесс травления пленок. Это операция подачи и закрепления подложки, установки материала и нанесения пленки.

Операция управления. Для достижения цели процесса управления рабочие операции должны организовываться и направляться действиями другого рода, называемыми операциями управления. Так в процессе напыления к таким операциям относятся своевременное включение и выключение установки, поддержание заданной величины тока напыления или движение подложкодержателя по определенной траектории. Совокупность операций управления образует процесс управления.

Система, в которой осуществляется процесс управления, называется системой управления. В структурном аспекте любую систему управления можно представить взаимосвязанной совокупностью объекта управления, т.е. производственного процесса и управляющего органа. Объект управления называется управляемой подсистемой, а управляющий орган называется управляющей подсистемой. Воздействие окружающей среды называется возмущающим воздействием.

Объектом управления могут быть отдельное технологическое оборудование, технологический процесс, бригада рабочих (группа студентов) или рабочий, цех или все предприятие, производственное объединение или отрасль народного хозяйства.

Контрольная работа по автоматике и управлению

В качестве управляющего органа можно рассматривать устройство или человека, управляющих технологическим оборудованием, технологическим процессом. Управляющим органом является так же мастер цеха, декан факультета, староста студенческой группы и т.д.

Любой процесс управления должен быть целенаправленным. Это значит, что управляющему органу должна быть известна цель управления, т.е. информация, используя которую можно определить желаемое состояние объекта управления. Управляющий орган воздействует на объект управления так, чтобы его состояние соответствовало желаемому.

Объект управления представляет собой открытую систему, а значит, находится в динамическом взаимодействии с внешней средой. Влияние внешней среды на объект управления, как правило, носит неконтролируемый характер и выражается в случайном изменении его состояния.

Воздействие внешней среды на объект управления называют возмущающим воздействием. Поведение любой системы управления определяется целью управления, характером возмущающих воздействий, а также свойствами объекта управления и управляющего органа. Для формализации задачи управления введено ряд определений. Предположим, что вся доступная информация о поведении объекта управления содержится в n функциях времени yi(t) , i = l,2,...,n ( или i =l,n) Будем рассматривать переменные уi =yi(t) как компоненты многомерной векторной функции y(t)=[y1(t),...,yn(t)], называемой вектором состояния объекта управления.

В системе управления переменные уi являются контролируемыми выходными переменными объекта управления и одновременно входными переменными управляющего органа (рис. 2.1). Состояние объекта управления изменяется под действием двух основных факторов.

Первый фактор - влияние возмущающих воздействий. Эти воздействия, как правило, формируются во внешней (по отношению к системе управления) среде и оказывают неконтролируемое влияние на объект управления. Условимся характеризовать возмущающее воздействие вектор функцией f(t)=[f1(t),...,fk(t)] , называемой вектором возмущения.

Второй фактор - изменяющий вектор управления U(t), представляют собой целенаправленное влияние управляющего органа на объект управления, которое будет описываться вектор функцией U(t)=[U1(t),...,Um(t)] и называть вектором управления или управляющим воздействием. В системе управления переменные Uj(t), j =1,m , являются входными переменными объекта управления (управляющими переменными) и одновременно выходными переменными управляющего органа.

В любой момент времени t состояние объекта управления y(t) является функцией векторов управляющего и возмущающих воздействий U(t), f(t), а также начального состояния y(t0), т.е. y(t)=Y{U(t),f(t),y(t0)}, (2.1) Уравнение (2.1) есть математическая модель объекта управления, описывающая закон era Функционирования.

Единственный фактор, который целенаправленно может изменять в процессе управления - это вектор управления U(t). Желаемое состояние объекта управления не всегда бывает заранее известно. Поэтому задача управления формулируется следующим образом:

Найти такие вектор управления U(t) и вектор состояния y(t), которые обеспечивают достижение цели управления. Цель управления может иметь различную формулировку, однако в большинстве случаев формально ее можно определить значением j некоторого функционала J, который называют показателем цели управления или критерием управления: j=J{y(t),f(t),U(t)}. (2.2) В реальных объектах управления изменение вектора состояния и вектора управления может происходить лишь в определенной конечной области значений, что формально представляет систему следующих ограничений: Контрольная работа по автоматике и управлению (2.3) Здесь A(t) и B(t) - замкнутые области соответственно векторного пространства управлений и векторного пространства состояний.

Решение задачи управления

Решение задачи управления состоит в том, чтобы найти такие значения векторов состояния у (t) и управления U(t) ,при которых выполняется условие

Контрольная работа по автоматике и управлению

На практике стремятся достичь того, чтобы модуль разности между достигнутым значением показателя цели управления j и значением J не превышая заранее заданной величины Контрольная работа по автоматике и управлению, т. е.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Значение J отражает качество управления. В зависимости от типа системы управления вектор состояния у (t) называют планом или программой управления, а вектор управления U (t) - управляющим воздействием или решением. В несколько иной форме задачу управления можно сформулировать следующим образом: найти и реализовать функциональную зависимость: U(t)=U{y(t)} (3.3), обеспечивающую наилучшее приближение к заданному значению критерия управления Контрольная работа по автоматике и управлению

Выражение (3.3) называют алгоритмом управления. Задача управления упрощается, если цель управления задается как вектор желаемого состояния y*(t) , т.е считается, что план и программа управления известны и могут быть сообщены системе заранее, тогда критерий управления можно представить функционалом:

Контрольная работа по автоматике и управлению

где ошибка Контрольная работа по автоматике и управлению , a y(t) - вектор текущего состояния объекта управления. Этот частный случай задачи управления называют задачей регулирования. 10 Формулировка задачи регулирования. Полагая заданным y(t), найти закон регулирования:

Контрольная работа по автоматике и управлению

который обеспечивает экстремум критерия:

Контрольная работа по автоматике и управлению

В этом плане задача регулирования является частным случаем задачи управления. Таким образом, процесс управления можно разбить на совокупность следующих функций: планирование и определение программ управления, контроль; формирование управляющего воздействия или принятие решения; реализация управляющего воздействия или решения. Определение программы управления (планирования) заключается в выработке траектории движения системы y*(t) в пространстве параметров ее состояния.

Контроль состоит в измерении компонентов вектора состояния y(t) и определить вектора ошибки Контрольная работа по автоматике и управлению Формирование управляющего воздействия (принятие решений) заключается в определении значений управляемых переменных, приводящих объект управления в желаемое состояние.

Реализация управляющего воздействия - это непосредственное физическое воздействие на объект управления. Рассмотрим варианты систем управления: Функциональная схема системы регулирования представленная на рис 3.2 отличается от схемы системы управления отсутствием программатора.

Желаемое состояние объекта задается извне и называется обычно задающим воздействием. Рисунок 3.1 имеет программатор, определяющий программу или план, устройство сравнения, осуществляющее программу контроля; устройство формирования управляющего воздействия; исполнительный орган, реализующий управляющее воздействие; объект управления; датчик или первичный преобразователь, который преобразует информацию о векторе состояния на физический носитель - электрический сигнал.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Контрольная работа по автоматике и управлению

Таким образом, задачу регулирования можно рассматривать как частный случай задачи управления. Процесс управления можно условно разбить на совокупность следующих функций: планирование или определение программы управления; контроль; формирование управляющего воздействия или принятие решения; реализация управляющего воздействия или решения. Определение программы управления (планирование) заключается в выработке траектории Движения системы y*(t) в пространстве параметров ее состояния.

Контроль состоит в измерении значений компонентов вектора состояния x(t) и определения вектора ошибкиКонтрольная работа по автоматике и управлению. Формирование управляющего воздействия (принятие решений), заключается в определении значений управляемых переменных, приводящих объект управления.

На рис. 3.1 представлен вариант функциональной схемы системы управления. Она имеет программатор, определяющий программу или план; устройство сравнения, осуществляющее операцию контроля; устройство формирования управляющего воздействия; исполнительный орган, реализующий управляющее воздействие; объект управления; датчик или первичный преобразователь, который переводит информацию о векторе состояния на физический носитель.

Функциональная схема системы (рис 3.2) регулирования отличается от схемы системы управления отсутствием программатора. Желаемое состояние объекта задается извне и называется обычно задающим воздействием.

Сведения о технических средствах автоматики.

Сравнение биологических и технических систем управления.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Контрольная работа по автоматике и управлению

Функциональные блоки управляющей подсистемы реализуются с помощью различных технических средств автоматики. Элементами управляющей подсистемы являются:

  1. Датчики информации;
  2. Блок преобразования и хранения информации;
  3. Исполнительное устройство.
  • Датчики информации являются преобразователями значений различных физических процессов в электрические сигналы;
  • Преобразование и хранение информации осуществляется с помощью электронно-вычислительных устройств аналогового или цифрового типа.

Исполнительное устройство управляется электрическими сигналами и их преобразует в сигналы другой физической природы. Приведем некоторые примеры датчиков: датчик относительного перемещения (измерительный потенциометр) U= f(x) Напряжение U снимаемое движком потенциометра, пропорционально перемещению «х» движка относительно средней точки. Если движок связать с одним из тел, а корпус с другим, то получим датчик их относительного поступательного движения.

С помощью кругового потенциометра аналогичным образом можно получить электрический сигнал, пропорциональный относительному углу поворота. Аналогичным образом реализуются датчики угловой скорости, температуры и др. О датчиках будут специальные лекции. Преобразователи информации - они реализуются на ЭВМ Исполнительные устройства:

В исполнительных устройствах электрический сигнал преобразуется в механическое движение. Пример: х=f(I) Классификация технических систем управления.

По степени автоматизации функции управления делятся:

  • ручное управление: все функции управления выполняются человеком.
  • автоматизированное: часть функций управления осуществляется человеком, а часть автоматическими устройствами.
  • автоматическое: все функции выполняются автоматическими устройствами.

По степени сложности - на простые и сложные – (это условное разделение.)

По степени определенности выходных сигналов, возмущающих воздействий на объект и характеристик самого объекта:

  • детерминированные: простые и сложные
  • стохастические: простые и сложные.

По типу объекта управления:

  • механические;
  • электротехнические;
  • теплотехнические;
  • химические.

Классификация технических задач управления

Управление движением механических объектов.

Управляемыми являются процессы изменения некоторых координат и скоростей:

  1. управляющими являются внешние силы. Цель управления-задание желаемых значений координат и скоростей в определенные моменты времени или на определенных участках траектории.
  2. Управление электротехническими (электронными) объектами, где управляемыми являются процессы изменения напряжения, тока, мощности, а управляющими воздействиями являются электродвижущие силы (ЭДС) или токи от внешних источников, или сопротивления, емкости, индуктивности с варьируемыми характеристиками. Цели управления-обеспечения постоянства напряжения между различными узлами системы, стабилизация частоты и т.п.; поддержание постоянства тока катода в системе катодного напыления.
  3. Управление теплотехническими объектами. Управляемыми являются процессы изменения температур в различных точках объекта, а воздействие осуществляется путем подвода тепловой энергии. Цель управления - поддержание некоторого распределения температур. Эта задача характерна толстопленочной технологии или процессам пайки, обжига пасты.
  4. Управление химической технологией. Здесь управляемым является как изменение температур, так и измерение концентраций различных веществ.
  5. Управляющим воздействием является изменение подхода энергии ( топлива, освещения), вещества, а целью – обеспечение желаемого количества выходного продукта или постоянства его качественных физико-химических характеристик.

Эти проблемы в процессе изготовления микросборок зачастую проявляются, поскольку микроэлектронные приборы являются сложными системами, в которых взаимодействуют, и механические, и электромагнитные, и термодинамические, и химические процессы. Однако, не смотря на разнообразные технические проблему, существуют общие принципы управления. Эти общие принципы заключаются в том что, что любая система управления, строится на основе трех функциональных блоков.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Первый блок состоит из устройств, позволяющих получить информацию о текущих значениях управляемых процессов. Этот блок называется измерительным, или блоком датчика информации (Д.И.). В ходе функционирования этого блока, выдаются информационные сигналы, эти информационные сигналы поступают во 2ой блок, - блок преобразования и хранения информационных сигналов. (ПИ), где на их основе, а также по априорной информации, вырабатываются сигналы управления.

Правило (алгоритм) преобразования информационных сигналов, в сигналы управления, называется сигналом управления. Сигнал управления показывает, каким должно быть управляющие воздействие в текущее момент времени. Чтобы выработать это воздействие, превратить информационный сигнал, в механическую силу, или поток тепла, или поток вещества (деталей), требуется ещё один блок исполнительное устройство (ИУ). Как показано на рисунке, 4-2 совокупность перечисленных блоков образует компонент управления, охватывающий объект управления.

Такую систему называют замкнутой системой, или системой с обратной связью. Иногда присутствуют разомкнутые системы, где датчики информации отсутствуют, а функция преобразования сводится лишь к хранению и выдаче выработанной программы управления. В такой системе управления можно выделить информационную часть и энергетическую (силовую) часть, служащую для преобразования сигналов управления в управляющее воздействие на объект.

Элементы системы автоматического управления технологическими процессами

Техническими элементами систем автоматического управления технологическими процессами являются средства получения, преобразования и регистрации первичной информации аналоговые и цифровые вычислительные средства, исполнительные устройства. Детальное изучение их конструкций служит предметом специально курса. Однако понимание общей теории управления невозможно без четкого представления об основных особенностях этих средств.

Устройства получения, преобразования и регистрации первичной информации – это датчики информации и вторичные приборы. К аналоговым устройствам относятся усилители, исполнительные устройства, регуляторы. Исполнительные устройства являются технические элементы, оказывающие непосредственное физическое воздействие на объект управления. При рассмотрении общих характеристик этих устройств, будем считать, что любой из них можно представить как преобразователь входного сигнала x в выходной сигнал y, реализующий функциональную зависимость

Контрольная работа по автоматике и управлению

Рисунок 4-3 – элемент системы управления.

Рассмотрим три основные характеристики технических элементов: коэффициент преобразования, погрешность и порог чувствительности. Коэффициент преобразования это отношение выходной величины к входной. Контрольная работа по автоматике и управлению или отношение их приращений. Контрольная работа по автоматике и управлению

Контрольная работа по автоматике и управлению

Рисунок 4-4 Схема определения коэффициента преобразования.

Единицы измерения коэффициента преобразования обусловлена единицами измерения входных и выходных величин. Иногда используют безразмерный относительный коэффициент преобразования, которым показывают отношение относительных приращений выходной и входной величин.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Или при Контрольная работа по автоматике и управлению

Если функция Контрольная работа по автоматике и управлению Является пропорциональной зависимостью или линейной, то Контрольная работа по автоматике и управлению Применительно к отдельным функциональным элементам коэффициент преобразования подходит по назначению. Для датчиков - это чувствительность. Для усилителей – коэффициент усиления (по току, напряжению, мощности). Требования к значению коэффициента преобразования обусловлены назначением элемента:

Так, например, применительно к датчикам требуется максимальная чувствительность, а к стабилизаторам минимальная, к усилителям предъявляется максимальное усиление. Нужно отметить, что в усилителях широко используется обратная связь, для улучшения коэффициента усиления, или повышения его стабильности. В первом случае вводят положительную обратную связь, а во втором отрицательную.

Погрешность – отклонение выходной величины от источника значения, вследствие изменения внутренних свойств элемента или внешних условий работы. При наличии погрешности y’ = F(x) отлична от градуированной y=F(x).

Погрешность может иметь разные названия, в зависимости от причин, вызывающих её – температурная, частотная, амплитудная. и.т.п. Вводятся понятия абсолютной, относительной приведенная погрешности

Абсолютная - Контрольная работа по автоматике и управлению

Относительная Контрольная работа по автоматике и управлению

Приведенная относительная погрешность Контрольная работа по автоматике и управлению

у- значение выходной переменной.

Порог чувствительности – минимальное по абсолютной величине приращение входной величины Контрольная работа по автоматике и управлению Вызывающее изменение выходной величины. y. Интервал [X1, X2] называют зоной чувствительности.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Рисунок 4-5 Порог чувствительности при наличии трения.

Причиной существования порога чувствительности является наличие люфта, трения или инерции у различных элементов (двигатель реле) а также наличие внутренних шумов усилителей.

Устройства измерения параметров технологических процессов

Любая система автоматического управления независимо от своего назначения имеет устройство сравнения (различитель), без которого невозможно реализовать отрицательную обратную связь.

Контрольная работа по автоматике и управлению

Рисунок 4-6 Структурная схема устройства сравнения. Устройство сравнения (вычитающее устройство) — это элемент, дающий сигнал ошибки на основании сравнения сигналов входного и обратной связи. Одновременно с операцией вычитания различитель может и усиливать сигнал. На структурных схемах он изображается так, как показано на рис. . На входы различителя поступают задающий сигнал g (t) и сигнал обратной связи xo.c (t), а на выходе формируется сигнал Контрольная работа по автоматике и управлению

где k—постоянный коэффициент преобразования. В соответствии с функциями, которые выполняют устройства сравне- ния, их часто называют устройствами измерения.

К схемам устройств сравнения (различителям) предъявляются следующие требования:

  1. высокая чувствительность, которая не должна зависеть от значения и закона изменения регулируемой величины;
  2. высокая точность измерений;
  3. малое потребление энергии (электроэнергии), в связи с чем схема устройства сравнения электрической системы обычно имеет высокое входное сопротивление. Мощность выходного сигнала должна быть большой, т. е. устройство должно иметь высокий кпд;
  4. быстродействие схемы должно обеспечивать хорошее слежение за изменением измеряемой величины;
  5. зона нечувствительности схемы должна быть минимальной

Контрольная работа по автоматике и управлению

Рисунок 4-7 Четырех плечевая мостовая схема - мост Уилсона

В системах управления используются механические, электромеханические, и электрические устройства сравнения. В качестве устройства сравнения часто применяются четырехплечие мосты (рис. 4.7). В три плеча этого моста включены известные сопротивления z1, z2, и z3, а в четвертое — сопротивление датчика zд.

Сопротивления плеч моста могут быть активными и реактивными. Измерительные мосты работают как на постоянном, так и на переменном токе. Когда сопротивление датчика таково, что выполняется условие zдz3=z1z2. то потенциалы точек а и б равны и выходное напряжение равно нулю (Uвых= 0). Условие zдz3=z1z2 является условием равновесия моста. Если регулируемая величина не равна заданной, то условие zдz3=z1z2 не выполняется и на выходе моста появляется напряжение Uвых, которое используется в системе для целей управления. Чувствительность мостовой схемы по току

Контрольная работа по автоматике и управлению

Где IH – ток нагрузки в ZД.

Чувствительность по напряжению

Контрольная работа по автоматике и управлению

Передаточная функция моста определяется характером сопротивлений плеч. В случае активных сопротивлений элемент сравнения считается безынерционным, т. е. его передаточная функция W (s) == k.

В том случае, когда в системе автоматики информация передается путем изменения какого- либо из параметров электрического сигнала (уровня напряжения или тока, амплитуды, фазы или частоты гармонических колебаний), используется соответствующий тип различителя (различитель уровня, фазы или частоты).

Различитель уровня предназначен для измерения разности двух входных напряжений. Такое измерение можно осуществить, используя электромагнитное устройство (например, трансформатор или магнитный усилитель).

Контрольная работа по автоматике и управлению

На рис. 4.8. показан параллельно – балансный каскад, выполненный на трансформаторе, который применяется в качестве различителя уровня

Делители напряжения R1, R2 задают начальные смещения на базы транзисторов Т1 и Т2, а их эмиттеры включены через сопротивление Rэ. Для того чтобы выходное напряжение Uвых было равно нулю при отсутствии входных сигналов Uвх1 и Uвх2 или при их равенстве, источник питания Ек подключают к коллекторным сопротивлениям Rк каскада через переменное сопротивление Rп. В этих каскадах практически отсутствует дрейф, а коэффициент усиления значительно выше, чем в однотактных усилителях. Напряжение на выходе

Uвых = ктр(Uвх1 – Uвх2) (4.2)

где ктр — коэффициент усиления по напряжению.