История автоматизации

Курс лекций по автоматизации.

Содержание.

История автоматизации. 2

Классификация систем автоматизации по уровням автоматизации. 3

Классификация автоматических устройств по назначению. 3

Законы регулирования. 4

Позиционный регулятор. 4

Типовые линейные законы регулирования. 4

Пропорциональный регулятор. 4

Интегральный регулятор. 5

Пропорционально-интегральный регулятор. 5

Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор. 6

Основные показатели качества процесса регулирования. 6

Выбор автоматических регуляторов. 8

Свойства объектов автоматического управления. 9

Динамические свойства объектов управления. 9

Параметры, характеризующие состояние объекта. 10

Передаточная функция последовательно включенных звеньев. 11

Передаточная функция параллельно включенных звеньев. 11

Встречно-параллельное соединение звеньев. 11

Компьютерные системы управления производством. 11

Интегрирующее звено. 13

Дифференциальные уравнения и передаточные функции звеньев и САУ. 13

Передаточные функции САУ при различных способах включения звеньев. 14

Передаточная функция последовательно включенных звеньев. 15

Встречно параллельное соединение звеньев. 15

Типовые динамические звенья. 16

Безинерционное звено или усилительное звено. 16

Апериодическое звено I-го порядка. 17

Инерционное звено 2-го порядка. 17

Интегрирующее звено (ИЗ). 19

Дифференциальное звено (ДЗ). 20

Запаздывающее звено (ЗЗ). 20

Компьютерные системы управления производством. 21

Цифровые системы управления (ЦСУ). 22

История автоматизации.

Автоматизация – это деятельность, направленная на частичное или полное исключение человека из трудового процесса путем передачи его функций в специально созданную машину (автомат). С другой стороны автоматизация – это научно-техническая дисциплина, разрабатывающая методы, средства, и приемы такой деятельности. Автомат – это устройство, которое выполняет определенную последовательность операций в режиме автоматического управления. Одним из первых автоматов явился автомат, созданный механиком Героном во II веке до нашей эры в Греции. Герон создал механизм, в котором механические фигуры разыгрывали действие с автоматическим открыванием и закрытием занавеса и сменой декораций. В середине XIII века начинают создаваться часовые механизмы – первые механизмы программного типа. Часы получали задание по проведению ряда определенных действий, связанных с перемещением стрелок и подачей определенных сигналов. В конце XIII века в мастерских механика Кулибина был так же создан ряд механизмов, в том числе и часы, находящиеся на хранении в Эрмитаже. Много интересных изобретений было сделано механиками Ползуновым и братьями Черепановыми. В частности, в 1765году, Ползуновым была разработана система автоматического регулирования уровня жидкости в барабане парового котла. Через 20 лет Уатт на своей паровой машине сконструировал регулятор поддержания частоты вращения. Применение автоматических регуляторов потребовало от ученых разработки теории их функционирования. Впервые была опубликована работа о регуляторах прямого действия.

Бурное развитие теории автоматического управления наблюдалось в середине прошлого века. Особенно существенен в развитии теории автоматического управления был вклад советских ученых. В начале 30^х годов широкую известность получили труды Михайлова, Солодовникова и других ученых. В 1944 году вошел в строй разработанный во всесоюзном теплотехническом институте 1^ый промышленный образец гидродинамической системы. Важные для промышленности работы были выполнены учеными Московского энергетического института, МГТУ имени Баумана и другими научно-исследовательскими институтами. Уже в середине 30^х годов появилась необходимость обобщения опыта работы в области автоматизации и в 1934 году проводится первая всесоюзная конференция по автоматике.

Новое значительное развитие автоматика получила с появлением ЭВМ. Включение ЭВМ в систему управления может быть различным: В простейших случаях оператор использует ЭВМ для быстрого анализа ситуации в целях ввода в систему соответствующих воздействий. В других случаях информация воспринимается ЭВМ автоматически, что облегчает работу оператора. В более совершенных системах автоматики ЭВМ непосредственно включен в цепь автоматического управления, и сам автомат не только перерабатывает полученную информацию, но и вводит управляющее воздействие в исполнительный механизм регулируемого объекта. По мере увеличения быстродействия ЭВМ появилась возможность подачи информации не только о значении тех или иных параметров объекта в установившихся объектах, но и об параметрах переходных процессах, которые сами по себе достаточно быстротечны. Это позволяет оптимизировать процесс регулирования, т.к. в ходе переходного процесса будут вырабатываться необходимые корректирующие воздействия на объект. Процесс оптимизации режима происходит путем многочисленных проб изменения режима оценки получаемых результатов и выбора лучшего результата, который и соответствует оптимальному режиму. Система автоматического управления с поиском оптимального режима представляет из себя простейшую самоприспосабливающуюся систему. Наиболее совершенной самонастраивающейся и самоприспосабливающейся системой является живой организм, в связи с чем сформировалась не только техническая кибернетика, но и кибернетика-бионика, изучающая процессы живых организмов с тем, чтобы все лучшее, что создала живая природа в процессе эволюции, использовать при создании автоматической системы в технике. В настоящее время уже известны многие решения, удачно примененные в технической кибернетике, которые были заимствованы из бионики. Следует отметить, что применение тех или иных систем автоматического регулирования или управления в значительной степени определяются экономической целесообразностью, а так же обеспечением безопасности обслуживающего персонала и повышением качества продукции. Особое внимание к применению систем автоматики следует определить в тех случаях, когда это связано с охраной окружающей среды.