АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

        в технике, совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной целью управления. А. у. широко применяется во многих технических и биотехнических системах для выполнения операций, не осуществимых человеком в связи с необходимостью переработки большого количества информации в ограниченное время, для повышения производительности труда, качества и точности регулирования, освобождения человека от управления системами, функционирующими в условиях относительной недоступности или опасных для здоровья (см. Автоматизация производства, Автоматизация управленческих работ, Большая система). Цель управления тем или иным образом связывается с изменением во времени регулируемой (управляемой) величины — выходной величины управляемого объекта. Для осуществления цели управления, с учётом особенностей управляемых объектов различной природы и специфики отдельных классов систем, организуется воздействие на управляющие органы объекта — управляющее воздействие. Оно предназначено также для компенсации эффекта внешних возмущающих воздействий, стремящихся нарушить требуемое поведение регулируемой величины. Управляющее воздействие вырабатывается устройством управления (УУ). Совокупность взаимодействующих управляющего устройства и управляемого объекта образует систему автоматического управления.
         Система автоматического управления (САУ) поддерживает или улучшает функционирование управляемого объекта. В ряде случаев вспомогательные для САУ операции (пуск, остановка, контроль, наладка и т.д.) также могут быть автоматизированы. САУ функционирует в основном в составе производственного или какого-либо другого комплекса.
         История техники насчитывает много ранних примеров конструкций, обладающих всеми отличительными чертами САУ (регулирование потока зерна на мельнице с т.н. «потряском», уровня воды в паровом котле машины Ползунова, 1765, и т. д.). Первой замкнутой САУ, получившей широкое техническое применение, была система автоматического регулирования с центробежным регулятором в паровой машине Уатта (1784). По мере совершенствования паровых машин, турбин и двигателей внутреннего сгорания всё более широко использовались различные механические регулирующие системы и устройства, достигшие значительного развития в конце 19 — начале 20 вв. Новый этап в А. у. характеризуется внедрением в системы регулирования и управления электронных элементов и устройств автоматики и телемеханики. Это обусловило появление высокоточных систем слежения и наведения, телеуправления и телеизмерения, системы автоматического контроля и коррекции. 50-е гг. 20 в. ознаменовались появлением сложных систем управления производственными процессами и промышленными комплексами на базе электронных управляющих вычислительных машин.
         САУ классифицируются в основном по цели управления, типу контура управления и способу передачи сигналов. Первоначально перед САУ ставились задачи поддержания определённых законов изменения во времени управляемых величин. В этом классе систем различают системы автоматического регулирования (CAP), в задачу которых входит сохранение постоянными значения управляемой величины; системы программного управления, где управляемая величина изменяется по заданной программе; следящие системы, для которых программа управления заранее неизвестна. В дальнейшем цель управления стала связываться непосредственно с определёнными комплексными показателями качества, характеризующими систему (её производительность, точность воспроизведения и т. п.); к показателю качества могут предъявляться требования достижения им предельных (наибольших или наименьших) значений, для чего были разработаны адаптивные, или самоприспосабливающиеся системы (См. Самоприспосабливающаяся система). Последние различаются по способу управления: в самонастраивающихся системах (См. Самонастраивающаяся система) меняются параметры устройства управления, пока не будут достигнуты оптимальные или близкие к оптимальным значения управляемых величин; в самоорганизующихся системах (См. Самоорганизующаяся система) с той же целью может меняться и её структура. Наиболее широки, в принципе, возможности самообучающихся систем (См. Самообучающаяся система), улучшающих Алгоритмы своего функционирования на основе анализа опыта управления. Отыскание оптимального режима в адаптивных САУ может осуществляться как с помощью автоматического поиска, так и беспоисковым образом.
         Способ компенсации возмущений связан с типом контура управления системы. В разомкнутых САУ на УУ не поступают сигналы, несущие информацию о текущем состоянии управляемого объекта, либо в них измеряются и компенсируются главные из возмущений, либо управление ведётся по жёсткой программе, без анализа каких-либо факторов в процессе работы. Основной тип САУ — замкнутые, в которых осуществляется регулирование по отклонению, а цепь прохождения сигналов образует замкнутый контур, включающий объект управления и УУ; отклонения управляемой величины от желаемых значений компенсируются воздействием через обратную связь, вне зависимости от причин, вызвавших эти отклонения. Объединение принципов управления по отклонению и по возмущению приводит к комбинированным системам. Часто, помимо основного контура управления, замыкаемого главной обратной связью, в САУ имеются вспомогательные контуры (многоконтурные системы) для стабилизации и коррекции динамических свойств. Одновременное управление несколькими величинами, влияющими друг на друга, осуществляется в системах многосвязного управления или регулирования.
         По форме представления сигналов различают дискретные и непрерывные САУ. В первых сигналы, по крайней мере в одной точке цепи прохождения, квантуются по времени (см. Импульсная система), либо по уровню (см. Релейная система), либо как по уровню, так и по времени (см. Квантование сигнала).
         Простейший пример САУ — система прямого регулирования частоты вращения двигателя (рис. 1). Цель управления — поддержание постоянной частоты вращения маховика, управляемый объект — двигатель 1; управляющее воздействие — положение регулирующей заслонки дросселя 3; УУ — центробежный регулятор 2, муфта 4 которого смещается под действием центробежных сил при отклонении от заданного значения частоты вращения вала 5, жестко связанного с маховиком. При смещении муфты изменяется положение заслонки дросселя. Структурная схема рассмотренного примера (рис. 2) типична для многих САУ вне зависимости от их физической природы. Описанная система представляет собой замкнутую одноконтурную непрерывную систему автоматического регулирования механического действия, допускающую линеаризацию (См. Линеаризация) при исследовании.
         Промышленность выпускает универсальные регуляторы, в том числе с воздействием по производной, по интегралу (см. Коррекция динамических свойств), экстремальные регуляторы (См. Экстремальный регулятор), для управления различными объектами. Специализированные САУ широко применяются в различных областях техники, например: следящая система управления копировально-фрезерным станком по жёсткому копиру; САУ металлорежущих станков с программным управлением от магнитной ленты, перфоленты или перфокарты (преимущества такого управления заключаются в относительной универсальности, лёгкости перестройки программы и высокой точности обработки деталей); система программного управления реверсивным прокатным станом, включающая в свой контур управляющую вычислительную машину. В относительно медленных технологических процессах в химической и нефтяной промышленности распространены многосвязные САУ, осуществляющие регулирование большого количества связанных величин; так, при перегонке нефти информация о температуре, давлении, расходе и составе нефтепродуктов, получаемая от нескольких сотен датчиков, используется для формирования сигналов управления десятками различных регуляторов. САУ играют важную роль в авиации и космонавтике, например автопилот представляет собой САУ связанного регулирования, а иногда и самонастраивающуюся систему. В военной технике применяются высокоточные следящие системы, часто включающие вычислительные устройства (например, система углового сопровождения радиолокационной станции). При анализе многих физиологических процессов в живом организме, таких как кровообращение, регуляция температуры тела у теплокровных животных, двигательные операции, обнаруживаются характерные черты САУ (см. Кибернетика биологическая).
         Задачи синтеза устройств А. у. и анализа процессов в управляемых системах являются предметом теории автоматического управления.
         Р. С. Рутман
         Теория автоматического управления (ТАУ) изучает принципы построения систем автоматического управления и закономерности протекающих в них процессов, которые она исследует на динамических моделях действительных систем с учётом условий работы, конкретного назначения и конструктивных особенностей управляемого объекта и автоматических устройств, с целью построения работоспособных и точных систем управления.
         Первоначально ТАУ развивалась как теория автоматического регулирования (ТАР) и была одним из разделов теоретической и технической механики. На этой стадии ТАУ изучала процессы управления паровыми котлами и электрическими машинами, но раздельно в пределах только теплотехники и только электротехники. Быстрое развитие всех отраслей техники и промышленности сопровождалось совершенствованием методов и средств техники управления; обнаружилась аналогичность процессов управления в технических устройствах, независимо от их природы и назначения. С развитием управления в технике шло также изучение проблем управления в организмах и в экономических системах. Вплоть до середины 20 в. исследования процессов управления в этих разнородных объектах не были связаны. В технике управляющие устройства, внешние по отношению к объектам, создаются отдельно и лишь затем соединяются с объектами в единую систему управления. На основе изучения взаимодействия этих устройств с объектами была выявлена общность процессов управления. Именно поэтому ТАР зародилась в технике и превратилась в самостоятельную техническую науку. В живых организмах и в экономике органы управления составляют неотъемлемую часть этих объектов. Здесь нет необходимости конструирования отдельно действующих органов управления, а изучение всего механизма управления велось разрозненно в соответствующих областях знаний без участия специалистов по управлению. Однако процессы управления, обладающие определенной спецификой в биологии и экономике, потребовали обязательной коллективной работы специалистов различных областей науки и техники, тем более при современном уровне развития науки, когда выявилась также и необходимость взаимного обмена знаниями. Н. Винеру принадлежала мысль об общности процессов управления в технике, живых организмах и в экономике и необходимости совместной деятельности учёных различных специальностей (см. Кибернетика). Этот вывод подготовлялся длительное время и многими другими исследователями. Было обнаружено, что техническая наука — ТАР, способна объяснить процессы управления и влиять на них не только в технике; сфера её применения расширилась, но при этом усложнились цели и методы теории, которая получила новое название «Теория автоматического управления». Для ТАР характерна задача стабилизации заданного состояния объекта. В ТАУ эта задача входит составной частью в проблему приспособления, или адаптации, которая присуща живым организмам и экономическим организациям. Но и для техники эти проблемы весьма актуальны, если учесть переменность параметров объектов управления, работу их при меняющихся условиях, а также оценку эффективности этой работы в чисто экономических терминах, например прибыльность или уменьшение затрат труда и материалов. Так возникла проблема синтеза и анализа систем автоматического управления — основная проблема ТАУ. Решение её требует изучения динамических свойств САУ, для чего необходимо математическое описание поведения всех элементов системы в переходных процессах. В общем случае процессы в объектах описываются системами обыкновенных дифференциальных уравнений или уравнений в частных производных в зависимости от того, имеют ли объекты сосредоточенные или распределенные параметры. Элементы автоматических устройств также описываются системами дифференциальных уравнений. Специфичен для ТАУ последующий переход от линейных уравнений к передаточным функциям — операторным выражениям дифференциальных и разностных уравнений. Передаточные функции позволяют легко представить математическую модель системы в виде структурной схемы, состоящей из типовых динамических звеньев. ТАУ вводит понятия динамических характеристик — передаточных функций, частотных и временных характеристик, упрощающих составление математических моделей системы и последующие анализ и синтез систем. Динамический анализ САУ выясняет их работоспособность и точность. Необходимым условием работоспособности САУ служит их устойчивость (см. Устойчивость системы автоматического управления). Для её исследования разработаны критерии устойчивости, позволяющие определять условия устойчивости и необходимые запасы её по косвенным признакам, минуя весьма трудную операцию интегрирования уравнений движения системы. Устойчивость достигается изменением параметров системы и её структуры. В нелинейных САУ исследуется возможный для этих систем режим автоколебаний (См. Автоколебания). Если же по самому принципу действия САУ, например для релейных систем, эти колебания неизбежны, то устанавливаются допустимые параметры — амплитуда и частота автоколебаний. Точность САУ оценивается показателями, которые в совокупности называется качеством управления (см. Точность систем автоматического управления), Важнейшие показатели качества САУ: статические и динамические погрешности и время регулирования (см. Погрешность в системе автоматического регулирования). Эти показатели определяются сравнением действительного переходного процесса изменения управляемых величин с требуемым законом их изменения; обычно они указываются для одного из типовых законов изменения управляемой величины. В ТАУ, так же как и при анализе устойчивости, пользуются косвенными методами анализа качества, не требующими решения исходных уравнений. Для этого вводятся критерии качества — косвенные оценки показателей качества (см. Качества показатели системы автоматического управления). При действии на САУ случайных возмущений наиболее распространён критерий качества динамической точности — средняя квадратичная ошибка. Эта величина относительно просто может быть связана со статистическими характеристиками возмущающих воздействий и параметрами передаточной функции системы. САУ, в которой достигнут экстремум какого-либо показателя качества, именуется оптимальной системой (См. Оптимальная система). Нелинейные системы обладают более широкими возможностями достижения оптимума определённого показателя качества, чем системы линейные. Это обусловило применение нелинейных связей для повышения качества систем управления. Анализ системы управления устанавливает свойства системы с уже заданной структурой. Построение алгоритма управления и разработка соответствующей ему структуры системы, выполняющей заданную цель при требуемом качестве управления, установление значений параметров этой системы составляет содержание проблемы синтеза. До начала разработки системы управления сообщаются необходимые для этого исходные данные: свойства управляемого объекта, характер действующих на него возмущений, цель управления и требуемая точность управления. К объекту управления относится его управляющий орган, через который передаётся воздействие на объект от управляющего устройства. Известные характеристики управляющего органа сразу же определяют характеристики исполнительного механизма управляющего устройства. Но на этом обрывается цепь частей системы управления, свойства которых определяются однозначно их взаимным влиянием друг на друга. Так вводится понятие неизменяемой части системы управления — неизменяемой в том смысле, что свойства её заданы до начала конструирования алгоритма управления и, как правило, не могут быть изменены. Заданная цель управления определяет и способ управления. В результате выясняется в общих чертах блочная схема системы управления. В основном пользуются 2 методами решения проблемы синтеза — аналитическим и последовательных приближений. При первом либо находится вид передаточной функции автоматического устройства или алгоритм управления, либо при выбранной структуре указанного устройства устанавливаются значения его параметров, дающие экстремум критерию качества. Этот метод позволяет сразу найти оптимальное решение, но он часто приводит к сложными громоздким вычислениям. Во втором методе по заданному критерию качества определяется передаточная функция автоматического устройства и затем для полученной системы сравниваются заданные показатели качества с их действительными значениями. Если приближение оказывается допустимым, расчёт считается законченным и можно приступить к конструированию устройства. Если же приближение оказывается недостаточным, то изменяется вид передаточной функции до получения варианта, удовлетворяющего заданным требованиям точности. При построении сложных систем управления, кроме теоретических методов, применяется Моделирование с применением аналоговых и цифровых вычислительных машин, на которых воспроизводятся уравнения, описывающие всю систему управления в целом, и по результатам расчётов, заканчивающихся при достижении требуемых показателей качества, устанавливается структура устройства управления. Такой метод синтеза близок по идее к методу последовательных приближений. Моделирование позволяет оценить влияние таких факторов, как нелинейность ограничения координат, переменность параметров, которые ставят почти непреодолимые преграды для аналитического исследования. Применение вычислительных машин освобождает от трудностей расчёта. Они также используются в составе САУ для выполнения сложных алгоритмов управления, которые особенно характерны для адаптивных и оптимальных систем и систем с прогнозированием конечного результата управления. Решение проблемы синтеза САУ способствовало появлению новых эффективных принципов управления и развитию важных самостоятельных направлений в ТАУ: оптимальное управление, статистичная динамика и чувствительность систем управления. Теория оптимального управления позволила установить структуры систем управления, обладающих предельно высокими показателями качества при учёте реальных ограничений, накладываемых на переменные. Показатели оптимальности могут быть весьма разнообразными. Выбор их зависит от конкретно поставленной задачи. Такими показателями служат показатели динамических свойств всей системы в целом, критерии экономичности режимов управляемых объектов и др. Распространены оптимальные по быстродействию системы, которые переводят объект из одного состояния в другое за минимальный промежуток времени.
         Статистическая динамика систем управления изучает действие на эти системы случайных возмущений. Методы этой теории позволяют синтезировать системы управления, обеспечивающие минимум динамической погрешности, решать задачи построения сглаживающих и прогнозирующих следящих систем, определять динамические свойства управляемых объектов по данным опыта при их нормальном функционировании без внесения пробных возмущений. Статистические методы исследования широко распространены для изучения различных типов систем управления. Большое значение эти методы приобретают для приспосабливающихся систем. Теория чувствительности систем управления изучает зависимость динамических свойств этих систем от их меняющихся параметров и характеристик. Показатель чувствительности служит мерой зависимости указанных свойств от вариаций параметров. Теория чувствительности позволяет в ряде случаев указать пути осуществления беспоисковых самонастраивающихся систем.
         Последний вопрос тесно связан ещё с одним направлением в ТАУ, получившим интенсивное развитие в последние годы — общей теорией адаптации, развитой на базе статистических методов и методов линейного программирования в математике. Для ТАУ характерна тесная, непрерывно усиливающаяся и взаимно влияющая связь не только с математикой, но также и с физикой и техническими науками, изучающими свойства объектов, которые позволяют создать детальные динамические модели объектов, необходимые при решении усложнившихся задач автоматического управления.
         Лит.: Максвелл Д. К., Вышнеградский И. А., Стодола А., Теория автоматического регулирования, М.,1949; Лернер А. Я. Введение в теорию автоматического регулирования, М., 1958; Фельдбаум А. А., Вычислительные устройства в автоматических системах, М., 1959; его же. Основы теории оптимальных автоматических систем, М., 1963; Теория автоматического регулирования, под ред. В. В. Солодовникова кн. 1, М., 1967.
        АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ фото №1
        Рис. 1. Автоматическое управление.
        АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ фото №2
        Рис. 2. Автоматическое управление.


Смотреть больше слов в «Большой Советской энциклопедии»

АВТОМАТНАЯ ЛАТУНЬ →← АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ

Смотреть что такое АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ в других словарях:

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Схема контура регулирования параметра движения самолёта.автомати́ческое управле́ние летательным аппаратом — процесс программного изменения и стабилизац... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

        (a. automatic control, automatic management; н. automatische Steuerung; ф. commande automatique, gestion automatique; и. control automбtico)... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

(a. automatic control, automatic management; н. automatische Steuerung; ф. commande automatique, gestion automatique; и. control automбtico) - процесс управления объектом, при к-ром операции, обеспечивающие достижение заданной цели, выполняются системой, функционирующей без вмешательства человека в соответствии c заранее заданным алгоритмом. A. y. реализуется в системах автоматич. управления (САУ) - совокупности автоматич. управляющего устройства и управляемого объекта. САУ подразделяется на системы: автоматич. регулирования (CAP), в задачу к-рых входит поддержание постоянного значения управляемой величины, программного управления, где управляемая величина изменяется по заданной программе, следящиe, для к-рых программа управления заранее не известна и характер поведения системы полностью зависит от изменения условий функционирования объекта управления, адаптационныe, или само- приспосабливающиеся. Пo мере совершенствования техн. средств и методов A. y. автоматизируются большинство или все операции как единый комплекс (комплексная и полная автоматизация). Переход к комплексной автоматизации и более сложным алгоритмам связан, как правило, c использованием ЭВМ и созданием автоматизир. систем управления (АСУ). A. y. применяется практически на всех горн. предприятиях. Ha шахтах внедрена комплексная автоматизация подземной добычи угля, основанная на широком использовании автоматизир. проходческих комбайнов и конвейерных линий, автоматич. вентиляционных и водоотливных установок и др. механизмов. Ha не к-рых шахтах автоматизирована практически вся технол. линия забой - подъём (напр., на ш. "Прогресс" ПО "Hовомосковскуголь" и ш. "Oктябрьская" ПО "Донецкуголь"). Практически все компрессорные и насосные станции газо- и нефтепроводов функционируют в автоматич. режиме. Ha нефтепромыслах, кроме того, используются: групповые измерит. установки, к-рые автоматически переключают скважины и осуществляют измерения, контролируют состояние скважин и обеспечивают их блокировку при аварийных ситуациях; автоматизир. сепарационные установки, в к-рых происходит разделение нефти и воды; установки для автоматич. учёта и сдачи товарной нефти и др. оборудование. Ha обогатит. ф-ках процессы дробления, измельчения, сортировки, обезвоживания и др. объединяются в единый непрерывный поток c A. y. и контролем. M. M. Mаксимов.... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

автомати́ческое управле́ние управление объектом (машиной, прибором, системой, процессом) в соответствии с заданным алгоритмом без непосредственного ... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Автомати́ческое управле́ние - управление объектом (машиной, прибором, системой, процессом) в соответствии с заданным алгоритмом без непосредственного участия человека. Осуществляется с помощью технических средств, обеспечивающих автоматический сбор, хранение, передачу и переработку информации, а также формирование управляющих воздействий (сигналов) на объект управления. <p class="tab">Автоматическое управление широко применяется для освобождения человека от непосредственного участия в управлении объектом, в т. ч. от работы в труднодоступных или опасных для здоровья условиях, для выполнения операций, требующих невозможных для человека скоростей обработки информации, для повышения производительности труда, качества и точности управления. Примерами автоматического управления могут служить автоматическое управление уровнем воды в барабане парового котла с помощью поплавкового регулятора, скорости вращения турбины с помощью центробежного регулятора, полётом самолёта с помощью автопилота.</p>... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

управление к.-л. объектом (машиной, прибором, системой, процессом) в соответствии с заданным алгоритмом без непосредств. участия человека. Осуществляет... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

АВТОМАТИЧЕСКОЕ управление, управление техническим объектом (процессом, прибором, машиной, системой) в соответствии с заданной программой без непосредственного участия человека. Осуществляется с помощью технических средств, обеспечивающих автоматический сбор и обработку данных о состоянии управляемого объекта (датчики, анализаторы, преобразователи, ЭВМ и др.) и формирование необходимых управляющих воздействий на его исполнительные органы (формирователи, усилители, преобразователи, регуляторы, исполнительные механизмы и др.). <br>... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

, управление техническим объектом (процессом, прибором, машиной, системой) в соответствии с заданной программой без непосредственного участия человека. Осуществляется с помощью технических средств, обеспечивающих автоматический сбор и обработку данных о состоянии управляемого объекта (датчики, анализаторы, преобразователи, ЭВМ и др.) и формирование необходимых управляющих воздействий на его исполнительные органы (формирователи, усилители, преобразователи, регуляторы, исполнительные механизмы и др.).... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

автоматическое управление — совокупность действий, осуществляемых без непосредственного участия человека и направленных на поддержание и (или) улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с заданной целью; применяется в различных технических и биотехнических системах (приборах, аппаратах, протезах и пр.), используемых в медицине. <br><br><br>... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Приведение в действие СОУЭ командным импульсом автоматических установок пожарной сигнализации или пожаротушения.Источник: НПБ 104-03 EdwART.Словарь тер... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

совокупность действий, осуществляемых без непосредственного участия человека и направленных на поддержание и (или) улучшение функционирования управляем... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

совокупность действий, осуществляемых без непосредственного участия человека и направленных на поддержание и (или) улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с заданной целью; применяется в различных технических и биотехнических системах (приборах, аппаратах, протезах и пр.), используемых в медицине.... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

comando \ automatico; (система) automatismo m

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

automatic control, self-steering* * *automatic steering

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

(полётом) Selbststeuerung авиац.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

selbsthemmende Lenkung, Selbststeuerung, automatische Steuerung

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Automatiksteuerung f, automatische Steuerung f

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

эн. автоматтық түрде басқаруинф.в. воен. вод.х. автоматты басқару

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

otomatik kontrol, otomatik kumanda

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

автомати́чне керува́ння

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

автоматтық түрде басқару

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

автоматты басқару

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВЫПЕЧКОЙ

Backautomatik

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВЫПЕЧКОЙ

Backautomatik

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ

automated data management

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ДИАФРАГМОЙ

automatische Blendensteuerung

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЗАХВАТОМ

automatic gripper control

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ

С первых шагов цивилизации человек пытался механизировать труд. Он очень быстро нашел пути замены мускульной энергии механической; высшей точкой этого ... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕС первых шагов цивилизации человек пытался механизировать труд. Он очень быстро нашел пути замены мускульной энергии механической; высшей точкой этого начального периода технического прогресса была промышленная революция 18 в. Новая эпоха началась, когда человек научился производить и распределять энергию. К 20 в. в передовых странах механическая энергия, получаемая от пара, текущей воды и электричества, в основном заменила энергию человека и животных. Когда стали доступны большие количества энергии, интерес общества сместился на управление такой энергией.Следующий важный этап в развитии техники, называемый иногда второй промышленной революцией, начался в 1930-х годах. Эта революция была связана не с изобретением принципиально новых механических устройств, а скорее с реализацией некоторой идеи, а именно идеи саморегулирования (рис. 1), которая является фундаментальной характеристикой неисчислимых естественных процессов. Хотя существование саморегулирующихся процессов в природе было замечено людьми давно, только в 20 в. были сформулированы и систематически разработаны принципы автоматического регулирования. Применение этих принципов открыло новую эру в технике и промышленности. См. также АВТОМАТИЗАЦИЯ.Понятие обратной связи. Важной особенностью большинства управляемых процессов является обратная связь. Понятие обратной связи можно легко проиллюстрировать с помощью простого примера моряка, управляющего кораблем с помощью рулевого колеса (рис. 2). Штурвальный выдерживает курс судна в соответствии с заданными командами. Этот метод управления, обозначаемый термином "управление с разомкнутым контуром", страдает несколькими серьезными недостатками. Так, при изменении характеристик привода - исполнительного механизма, изменяющего положение руля, - судно будет сбиваться с курса, если рулевой не имеет никакой информации о действительном направлении движения.Если бы рулевой постоянно следил за курсом судна по компасу, сравнивал его с заданным и вращал штурвал так, чтобы уменьшить выявленную ошибку, судно приблизительно выдерживало бы нужный курс (рис. 3). Можно заметить, что в этом случае штурвальный выполняет три основные функции - обнаруживает отклонение действительного исполнения от заданного, принимает решение о коррекции действия и реализует его с помощью штурвала. Эти действия по обнаружению и коррекции ошибки, а также по управлению показаны на рис. 3 как обратная связь от управляемой величины к управляющей. В такой системе фигурирует не только направление движения корабля, задаваемое положением штурвала, но и само положение штурвала зависит от этого направления. Взаимозависимость двух величин - положения штурвала и курса судна - определяет концепцию, называемую в инженерной среде обратной связью, а термин "автоматические системы управления" обычно относится к автоматическим системам, построенным на этой концепции; часто такие системы называются также "системами управления с обратной связью" или "системами с замкнутым контуром".Теперь можно дать формальное определение систем с замкнутым контуром: система с замкнутым контуром есть система, в которой истинное состояние управляемой переменной (называемое "выход") непрерывно сравнивается с желаемым состоянием (называемым "вход"), и сигнал, пропорциональный разнице между этими двумя состояниями, воздействует на управляющий элемент с целью уменьшить ошибку. В этом определении ничего не говорится об энергии, требуемой для изменения выхода, или об энергии, имеющейся на входе. Как правило, на вход системы управления подается небольшая энергия, а энергия для выхода черпается из внешнего источника. Таким образом, особенностью большинства систем автоматического управления является значительное усиление мощности.Принцип действия и проектирование. Автоматические системы управления могут быть разделены на две основные группы: стабилизирующие и следящие. В следящих системах (сервомеханизмах) входной сигнал меняется произвольно и зачастую непрерывно, тогда как в стабилизирующих ему задается фиксированное значение, а цель управления - сохранить выход постоянным, несмотря на флуктуации нагрузки. Термостат, у которого выходом является фиксированная температура, и стабилизатор напряжения, выходом которого служит нужное напряжение в сети, являются примерами стабилизирующих систем. В качестве примеров сервомеханизмов можно назвать радиолокационные и артиллерийские системы наведения и автопилоты, управляющие положением и направлением движения летательных аппаратов. См. также СЕРВОМЕХАНИЗМ.Автоматическая система управления не может функционировать без некоторой ошибки, потому что именно эта ошибка является источником управляющего сигнала. Задача проектировщика системы управления - сделать эту ошибку как можно меньше и тем самым увеличить чувствительность системы. Эта задача связана с определенными ограничениями, что становится ясно из следующего примера. Система управления с обратной связью, показанная на рис. 4, нужна для наведения тяжелого орудия с высокой точностью; она состоит из детектора ошибки, усилителя и серводвигателя. Ключевым элементом системы является прибор, который обнаруживает рассогласование угловых направлений цели и орудия, вырабатывая пропорциональный ему сигнал. Этот "сигнал ошибки", обычно очень малый, усиливается и прилагается в виде напряжения к одной из обмоток возбуждения электродвигателя, который развивает вращающий момент, пропорциональный указанному напряжению. Этот вращающий момент перемещает ствол орудия в направлении, приводящем к уменьшению ошибки.Если направление на цель изменяется, то орудие следует за ним. Однако по инерции орудие будет проскакивать нужное положение, приводя к появлению ошибки с противоположным знаком. Это, в свою очередь, заставит серводвигатель повернуть орудие в обратном направлении. Следовательно, орудийный ствол может рыскать туда-сюда, проскакивая правильное положение. Такой режим работы системы управления называется "автоколебательным" и является принципиальным ограничением управления с обратной связью. (Например, при запаздывании сигнала обратной связи на 180? происходило бы усиление колебаний.) Поэтому главная проблема, которая встает перед проектировщиком систем управления, заключается в предотвращении неконтролируемых колебаний при одновременном сохранении высокой чувствительности системы к управляющему сигналу.Первым очевидным решением является минимизация запаздывания сигнала обратной связи путем использования приборов с малым временем реакции. Это может улучшить устойчивость системы, но обычно не решает проблемы полностью. Кроме того, в большинстве практических ситуаций проектировщик вынужден использовать существующие элементы системы, что диктуется соображениями веса и стоимости.Вторая и наиболее распространенная процедура - применение в контуре корректирующих звеньев (рис. 5), нейтрализующих эффект западывания. При отсутствии таких компенсаторов управляющий сигнал представляет собой усиленную ошибку и имеет тот же знак, что и ошибка. Если компенсатор вырабатывает составляющую сигнала, пропорциональную производной от ошибки по времени, то общий управляющий сигнал будет уменьшаться и станет отрицательным прежде, чем система "промахнется". Это воспрепятствует вхождению системы в режим автоколебаний. Такой способ компенсирующего управления называется "фазовым упреждением" или "управлением с дифференцирующей цепочкой".Вернемся к нашему примеру об управлении курсом корабля. На любом достаточно большом корабле его реакция на поворот штурвала настолько замедленна, что, если рулевой перекладывает штурвал вправо только тогда, когда корабль явно отклоняется влево от правильного курса, это вызовет лишь увеличение амплитуды колебаний относительно курса. По этой причине рулевой должен предвидеть каждое отклонение и, чтобы уменьшить колебания, раньше перекладывать штурвал в противоположном направлении.Другим видом компенсирующего элемента является прибор с интегрирующей цепочкой, который игнорирует малые быстро флуктуирующие сигналы ошибки и принимает во внимание только монотонную составляющую. Это уменьшает эффект обратной связи на высоких частотах, но сохраняет его силу на низких частотах. Поскольку большинство систем управления с обратной связью адекватно реагирует только на низкочастотные сигналы, такая компенсация повышает точность. В большинстве систем управления упомянутые компенсаторы могут быть механическими или электрическими, и проектировщик имеет полную свободу в их подборе для достижения наилучшей эффективности.Еще один метод улучшения управления - введение дополнительных (вторичных) контуров обратной связи, в которых могут вырабатываться любые нужные составляющие сигнала. В конкретной ситуации проектировщику предоставляется выбор комбинации из самых последних методов, обеспечивающих правильное проектирование системы управления.В рассмотренных выше случаях предполагается, что управляемый процесс или объект неизменны, а система управления и компенсирующие элементы подгоняются под процесс. С ростом потребности в управлении во многих отраслях промышленности и техники нет ничего необычного в том, что сами установки проектируются так, чтобы получить максимум преимуществ от использования последних достижений теории управления. В таких случаях сама установка становится частью системы управления. Действительно, по мере усложнения систем с обратной связью среди конструкторов и специалистов по управлению растет осознание того, что, хотя различные части системы, например ракеты, могут исследоваться и анализироваться независимо, сама система должна проектироваться как единое целое. Этот аспект проектирования сложных систем приобрел важное значение и получил название "системного анализа", или "системотехники". См. также СИСТЕМОТЕХНИКА.Сложные системы управления. Любые самые сложные системы управления - будь то самолет, ядерный реактор или даже государство - включают функции оценки состояния, выработки сигнала обратной связи и управления. Главная задача любой системы управления - сделать выходные сигналы близкими к нужным значениям как можно быстрее и точнее. Другой важной характеристикой системы управления является ее устойчивость, т.е. ситуация, когда ее выходные сигналы не превышают заданных пределов. Следовательно, устойчивость, быстродействие и точность рассматриваются в качестве основных целей при проектировании эффективной системы управления. Однако в некоторых системах увеличение быстродействия сверх определенного предела может вызвать снижение точности и даже привести к неустойчивости. Поэтому достижение наилучшего соотношения между этими характеристиками является одной из важнейших задач проектирования системы управления.В динамической системе, т.е. в такой системе, характеристики которой изменяются в зависимости от времени и места, три фактора осложняют задачу управления: 1) система имеет большое число входов и выходов; 2) имеется неточность в измерении характеристик или знании системы; 3) поскольку характеристики системы все время изменяются, может оказаться затруднительным расчет требуемых управляющих сигналов.Чтобы количественно оценить влияние входов системы на ее выходы, нужна математическая модель этой системы. Для этого может быть применен компьютер. Вообще, компьютер используется во всех сложных системах, выполняя операции оценки состояния, выработки сигнала обратной связи и управления. В 1960-х годах были разработаны основы современной математической теории оптимального управления. Они позволяют генерировать управляющие сигналы, которые оптимизируют тот или иной показатель эффективности - например, время, энергию, расход топлива или стоимость - в больших системах, для которых могут быть разработаны точные математические модели.Адаптация, обучение и искусственный интеллект. В реальном мире большинство систем не только изменяются в зависимости от времени и места, но и не могут быть представлены точными математическими моделями. Необходимость управлять такими системами привела к созданию новых теорий адаптации, обучения и самоорганизации. Это, в свою очередь, привело к появлению сложных систем управления с обратной связью, в которых компьютер выполняет эксперименты над системой, исследует ее характеристики в процессе работы и меняет стратегию управления. Можно сказать, что такие системы управления имитируют адаптивные способности живых организмов в изменяющихся и неопределенных условиях среды. Таким образом, вообще говоря, адаптивная система управления требует двух различных операций: идентификации характеристик управляемой системы и настройки параметров управляющей системы с учетом динамики управляемой.Другой областью исследований, оказывающей существенное влияние на проектирование сложных автоматических систем, является теория обучения. Идеи, развитые в математической психологии, могут быть применены к проектированию систем, использующих обратную связь по состоянию, что позволяет выбрать оптимальное действие из конечного набора действий. Распознавание образов - одна из форм обучения, нашедшая применение в некоторых современных системах с обратной связью. Если управляемая система имеет конечное число состояний, а параметры оптимального управления, соответствующие каждому состоянию, сохраняются в памяти компьютера, то скорость адаптации системы управления может быть существенно повышена с помощью устройства распознавания. Например, на космическом корабле распознавание состояния по измерениям температуры, влажности, давления, вибраций, радиации и т.п. является задачей распознавания образов.Кроме исследований, упомянутых выше, многое делается в области разработки искусственного интеллекта, который включает более высокие уровни обратной связи, такие, как поиск информации, перевод с одного языка на другой, игры, доказательство теорем и решение комплексных проблем. Эти идеи начинают находить применение в различных областях современной науки и технологии. Электроника и компьютерные технологии, особенно разработка микропроцессоров, открыли новые пути применения теорий управления, основанных на сложных формах обратной связи. Человечество вступает в эру, где какие-либо применения будут ограничиваться только состоянием теории и воображением проектировщика. См. также ИНТЕЛЛЕКТ ИСКУССТВЕННЫЙ; КОМПЬЮТЕР; ЭЛЕКТРОННАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ; ИНФОРМАЦИИ НАКОПЛЕНИЕ И ПОИСК; ИНФОРМАЦИИ ТЕОРИЯ.... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ КУРСОМ

эл.р. бағдарды автоматты басқару

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ КУРСОМ

бағдарды автоматты басқару

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ КУРСОМ

(ЛА) directional control

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ

Автоматическое управление летательным аппаратом — процесс программного изменения и стабилизации отдельных параметров движения летательного аппарата... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОГНЕМ

воен. оқ атуды автоматты басқару

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК

эл.р. қателерді автоматты басқару

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК

қателерді автоматты басқару

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЕЗДОМ

automatic train control

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЖАРНЫМ ОПОВЕЩЕНИЕМ

"...Автоматическое управление - приведение в действие СОУЭ командным импульсом автоматических установок пожарной сигнализации или пожаротушения..."Исто... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЕТОМ

Flugregelung

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЕТОМ

automatic flight control

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ

automatic manufacturing guidance

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ

Ablaufsteuerung

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ

Ablaufsteuerung

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ РЕДАКТИРОВАНИЕМ

(напр. УП) automatic editing control вчт.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СВЕТОФИЛЬТРАМИ

automatische Filtersteuerung

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ РАБОТЫ ВЕНТИЛЯТОРА

В зависимости от установленной температуры и температуры воздуха в помещении автоматически изменяется скорость работы вентилятора. Если разница между температурой в комнате и той, которую кондиционер должен поддерживать, не слишком высока, то кондиционеру необязательно работать на полную мощность. Скорость вращения вентилятора уменьшается, что обеспечивает более тихую работу и отсутствие сквозняков. Если же температура воздуха в помещении сильно отклоняется от установленной, то вентилятор вращается быстрее. Обычно происходит переключение между 3 скоростями: низкой, средней и высокой.... смотреть

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ

"...Автоматическое управление. Управление технологическим процессом с использованием средств и элементов контроля и автоматики, вычислительной техники ... смотреть

T: 162