4Элементы_системы_автоматического_управления_Чудинов_ЭиОТОНП

1.

Системы автоматического
управления: основы
Системы автоматического управления (САУ) являются
краеугольным камнем современной инженерии и
технологий. Они позволяют машинам и процессам
функционировать автономно, без постоянного
вмешательства человека, обеспечивая высокую точность,
эффективность и надежность. Понимание их базовых
элементов критически важно для разработки и
оптимизации любых автоматизированных систем.
В основе каждой САУ лежат три ключевые
подсистемы, работающие в тесной взаимосвязи для
достижения поставленных целей. Эти подсистемы
формируют замкнутый контур управления, где
информация непрерывно собирается,
обрабатывается и используется для корректировки
действий.

2.

Измерительная подсистема:
глаза и уши САУ
Измерительная подсистема — это сенсорный аппарат
любой системы автоматического управления. Ее задача —
сбор точных и актуальных данных о состоянии
управляемого объекта и окружающей среды. Без надежной
измерительной подсистемы невозможно адекватно
оценить текущую ситуацию и принять правильное
решение.
Функции
Преобразование физических
величин (температура, давление,
скорость, положение) в
электрические или цифровые
сигналы, пригодные для
обработки.
Компоненты
Датчики, сенсоры,
преобразователи,
аналого-цифровые
преобразователи (АЦП),
линии связи.
Значение
Обеспечивает обратную связь,
позволяя системе "видеть" и
"чувствовать" изменения, что
является основой для
адаптивного управления.
Точность и скорость работы измерительной подсистемы
напрямую влияют на качество всего процесса управления.
Современные датчики способны работать в экстремальных
условиях и предоставлять данные с высокой детализацией.

3.

Логико-вычислительная
подсистема: мозг операции
Логико-вычислительная подсистема, часто называемая
управляющей подсистемой, является "мозгом" САУ. Она
отвечает за обработку данных, полученных от измерительной
подсистемы, и формирование управляющих воздействий для
исполнительной подсистемы. Здесь происходит принятие
решений на основе заложенных алгоритмов и логики.
Процессоры
Алгоритмы
Микроконтроллеры, ПЛК
(программируемые
логические контроллеры),
компьютеры,
выполняющие алгоритмы
управления.
Математические модели,
логические правила,
нейронные сети,
определяющие поведение
системы.
Принятие решений
Сравнение измеренных значений с заданными,
расчет отклонений и выработка корректирующих
сигналов.
Развитие этой подсистемы напрямую связано с прогрессом в
области вычислительной техники и искусственного
интеллекта, что позволяет создавать все более сложные и
интеллектуальные системы управления.

4.

Исполнительная подсистема:
руки сау
Исполнительная подсистема — это "мускулы" САУ, которые
непосредственно воздействуют на управляемый объект,
изменяя его состояние в соответствии с командами логиковычислительной подсистемы. Она преобразует
управляющие сигналы в физические действия.
Приводы
Электрические, гидравлические, пневматические
двигатели, актуаторы, клапаны.
Механизмы
Роботизированные манипуляторы, конвейеры,
насосы, нагревательные элементы.
Воздействие
Изменение положения, скорости, температуры,
давления или других параметров объекта.
Эффективность и надежность исполнительной подсистемы
критически важны, поскольку именно она реализует
управляющие воздействия в реальном мире. От ее точности и
быстродействия зависит конечный результат работы всей САУ.

5.

Взаимодействие подсистем: замкнутый контур
Логико-вычислительная
Измерительная
Исполнительная
Обратная связь
Эффективность системы автоматического управления достигается благодаря непрерывному
и скоординированному взаимодействию всех трех подсистем. Этот процесс образует
замкнутый контур управления, где каждое действие системы корректируется на основе
новых данных.
Такой замкнутый контур позволяет САУ поддерживать заданные параметры, компенсировать
внешние возмущения и достигать высокой степени автоматизации.

6.

Примеры применения САУ в промышленности
Системы автоматического управления нашли широчайшее применение в различных
отраслях промышленности, значительно повышая производительность, качество продукции
и безопасность труда. Их внедрение стало ключевым фактором в развитии Четвертой
промышленной революции.
Автомобилестроение
Химическая промышленность Пищевая промышленность
Эти примеры демонстрируют, как САУ позволяют достигать беспрецедентного уровня точности и
повторяемости в производственных процессах.

7.

САУ в повседневной жизни и быту
Автоматические системы управления окружают нас не
только на производстве, но и в повседневной жизни, делая
ее более комфортной, безопасной и энергоэффективной.
Многие из них настолько интегрированы, что мы даже не
замечаем их работы.
1
2
Умный дом
Автоматическое
управление освещением,
климатом, безопасностью,
бытовой техникой.
Транспорт
Круиз-контроль, ABS,
системы стабилизации,
автопилоты в самолетах
и поездах.
3
Медицина
Автоматические дозаторы лекарств, диагностическое
оборудование, хирургические роботы.

8.

Преимущества внедрения САУ
Внедрение систем автоматического управления приносит
многочисленные выгоды, которые оправдывают инвестиции
в их разработку и установку. Эти преимущества охватывают
экономические, операционные и качественные аспекты.
30%
15%
99.9%
Кроме того, САУ способствуют повышению безопасности
труда, снижению рисков аварий и улучшению условий
работы для персонала, позволяя им сосредоточиться на
более сложных и творческих задачах.

9.

Преимущества автоматизации в нефтегазовой отрасли
Внедрение современных САУ приносит значительные выгоды, напрямую влияющие на
экономические показатели и безопасность работы в нефтегазовой промышленности.
Снижение операционных
расходов, оптимизация
потребления ресурсов,
уменьшение потерь.
Повышение производительности,
сокращение времени простоя,
увеличение выработки.
Минимизация рисков аварий,
защита персонала и
окружающей среды за счет
автоматического контроля
критических параметров.
Стабилизация технологических
процессов и поддержание
заданных параметров
обеспечивают высокое
качество продукции.

10.

Заключение: будущее за автоматизацией
Системы автоматического управления, состоящие из измерительной, логиковычислительной и исполнительной подсистем, являются фундаментальной технологией,
которая уже сегодня определяет облик нашего мира и будет играть еще более значимую
роль в будущем. Их способность к автономному функционированию, точности и
адаптации делает их незаменимыми во всех сферах человеческой деятельности.
«Автоматизация — это не просто замена человека машиной, это освобождение человека
для более сложных и творческих задач.»
Инвестиции в развитие и образование в области автоматизации являются инвестициями в
будущее, где технологии служат человеку, делая мир более эффективным, безопасным и
устойчивым.