Основы автоматики - Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Рекомендовано Научно-методическим советом Университета в качестве учебного пособияШоланов К.С. Основы автоматики. Учебное пособие состоит из2-х частей: «Общие сведения о теории автоматического управления», «Элементы и устройства автоматики». Содержит линейную теорию автоматического управле, ниая также учебный материал по элементам и устройствам автоматики. Изложены сведения по коммуникационным система.МДАНЫ условные обозначения, часто встречаемые в автоматике, основы моделирования с применением библиотеки Simulink программного продукта Matlab. Предназначено для бакалавров, обучающихся по специальностям 5В050716 - «Приборостроение», 5В050746 - «Космическая техника и технологии» и может быть использовано студентами специальности 5В050702 - «Автоматизация и управление».Изначально предназначением техники является обеспе-че ние человеку и обществу комфортности в жизнедеятельнос.ти Для этого, например, на производстве современная техника облегчает и заменяет не только физический труд, но и умственный труд, принимая решения, освобождая человека от монотонной рутинной деятельности. Отрасли производств,а связанные с приборостроение,м космической техникой и точным машиностроением являются наиболее автоматизированными, где широко применяются ра-з личные технические средства автоматики, используются сложные процессы управления. В этой связи для бакалавров по специальностя«МПРИБОРО-строение», «Космическая техника и технологии», которые в будущей профессиональной деятельности будут создавать и эксплуатировать технику, управляемую с помощью средств микроэлектр-о ники, необходимы основополагающие знания по автоматике. Известно, что еще в глубокой древности предпринимались попытки и создавались устройства-автоматы, выполняющие какие-либо функции без участия челов.ЕКВА своих книгах «Пневматика» и «Механика» (в I в. до нашей эры) Герон Александрийский описал множество конструкций автоматов, в которых в качестве источника энергии применялись вода, пар, гири. Известна конструкция центробежного регулятора Джеймса Уатта, разработанная в 1769 г. для управления скоростью вращения вала паровой маш.ины Впервые на заводе Генри Форда в 1913 г. была внедрена система механизированной сборки автомобиле.ЙЭТО явилось началом создания автоматизированного производст,вав котором производственные процессы и управление ими осуществляется без участия человека.По направлению различают входные (u) и выходные (y) сигналы объекта управления. Основы автоматики объекта не выходит (например, уровень жидкости в емкост,и напряжение на обмотках электродвигател).я В общем случае сигналов может быть несколько, тогда они обозначаются векторами, а система наtrialтся многопараметрической. Шоланов ром, то управление будетполуавтоматическим, а система в этом случае называется автоматизированной. Основные принципы регулирования и управления trialие управление неразрывно связано с понятием информация. Под информацией здесь будем понимать совокупность данных, сведений о системе (элементе), переданных в виде сообщения другой системе (элементу).В связи с этим принято следующее соглашение: каждый элемент САУ рассматривается как устройство - звено системы, в котором происходит преобразование входного воздействия на выходную реакцию, т. е. преобразование «вход-выход», характеризующееся оператором преобразования (ОП); взаимодействие между звеньями задается описанием структуры системы. Единообразное описание всех элементов непрерывной системы в виде операторов преобразования может быть осуществлено с помощью дифференциальных уравнени.й Дифференциальные уравнения, описывающие динамику любой физической системы, получают на основании фундаментальных физических законов. Шоланов ной величине, называемое операторной передаточной функцией системы определяется из (2.2) как y(t ) B( p) u(t ) Эти модели позволяют исследовать системы во временной области, т. е. позволяют изучить в зависимости от времени реакцию системы на входной сигнал. Это обстоятельство приводит к нелинейной динамической модели системы при учете силы трени.ЯПРИ таких, существенно нелинейных, характеристиках в точках разрыва нельзя использовать способы линеаризации уравнений.Процессы в САУ делятся на переходной процесс и установившийся. Переходной процесс - это процесс перехода САУ с течением времени из одного состояния в другой, а установившийся процесс характеризуется постоянством во времени внешних воздействий и условий работы САУ. Наоборот, установившийся процесс в САУ соответствует статическому режиму функционирования, при котором величины, характеризующие состояние САУ не изменяются во врем-е ни. Для оценки САУ в статическом(установившемся) режиме используется показатель называемый точностью управлен. ия Этот показатель определяется по статической характеристике САУ. Если установившееся значение ошибки в системе зависит от установившегося значения возмущенияf, то система называется статической (рис.