Материал: Моделирование систем управления. методические указания к выполнению лабораторной работы. Петрухнова Г.В., Подвальный С.Л

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра автоматизированных и вычислительных систем

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторной работы для студентов направления

09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» (профиль

«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети») очной и заочной форм обучения

W1 W4 W4

Воронеж 2020

1

УДК 681.3 (07)

ББК 32.81я7

Составители:

канд. техн. наук Г. В. Петрухнова д-р техн. наук, проф С. Л. Подвальный

Моделирование систем управления: методические указания к выполнению лабораторной работы для студентов направления 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» (профиль «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети») / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: Г. В. Петрухнова, С. Л. Подвальный. - Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2020. - 37 с.

Методические указания содержат теоретические и практические сведения для выполнения лабораторной работы по дисциплине «Теория информационно-управляющих вычислительных систем».

Предназначены для студентов четвертого курса очной формы обучения и студентов четвертого курса очной и заочной форм обучения.

Методические указания представлены в электронном виде и содержатся в файле Методичка ТИУВС1.pdf.

Табл. 2. Ил. 30. Библиогр.: 4 назв.

.УДК 681.3 (07)

ББК 32.81я7

Рецензент – П. Ю. Гусев, канд. техн. наук, доц. каф. компьютерных интеллектуальных технологий проектирования ВГТУ

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания содержат теоретические и практические сведения об основах моделирования автоматизированных систем управления (АСУ).

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕ-

СКОГО УПРАВЛЕНИЯ 1.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Объект управления (ОУ) — система, в которой про-

исходит подлежащий управлению процесс. Взаимодействие с ОУ происходит через входы (которые являются причинами появления процессов в ОУ) и выходы (которые являются про- цессами-следствиями).

Управление — процесс на входе объекта управления, обеспечивающий такое протекание процессов на выходе объекта управления, которое обеспечивает достижение заданной цели управления.

Регулирование — частный случай управления, цель которого заключается в поддержании на заданном уровне одного или нескольких выходов объекта управления.

Система автоматического регулирования (САР) –

совокупность объекта управления и автоматического регулятора, взаимодействующих между собой в соответствии с алгоритмом управления.

Регулирующий орган (РО) — это совокупность уст-

ройств, с помощью которых осуществляется управление входами объекта управления. Например, нагревательные элементы в системе управления температурой, клапаны с электроприводом в системе регулирования расхода жидкости и подобное.

Управляемая величина (выходная величина – У) —

показатель технологического процесса, которым необходимо управлять.

3

Управляющее воздействие (входная величина – Х) –

физическая величина, посредством которой управляется показатель технологического процесса.

Задающее воздействие — определяет требуемый закон регулирования выходной величины.

Возмущающее воздействие f(t) — процесс на входе объекта управления, являющийся помехой управлению.

Воспринимающие органы (ВО или так называемые чувствительные элементы ЧЭ) – измеряют и преобразуют контролируемую или управляемую величину объекта управления в сигнал, удобный для передачи и дальнейшей обработки. К ним относятся датчики влажности, температуры (термопары, термосопротивления, термопреобразователи), освещенности и т.д.

Усилительные органы (УО или усилительные эле-

менты УЭ) – это устройства, не изменяющие физическую природу сигнала, а производящие только усиление, т.е. увеличение сигнала до требуемого значения. Сюда относятся магнитные пускатели, твердотельные и электромагнитные реле и т.д.

Преобразующие органы (ПО или элементы ПЭ) -

преобразуют сигнал одной физической природы в сигналы другой физической природы для удобства дальнейшей передачи и обработки. Например, преобразователи неэлектрических величин в электрические.

Корректирующие органы (КО или элементы КЭ) -

служат для коррекции САУ с целью улучшения их работы.

Исполнительный орган (ИО или элемент ИЭ) - вы-

рабатывает и подает на регулирующий орган объекта управления управляющее воздействие.

Перечисленные выше термины поясняет рис. 1, на котором изображена система автоматического управления (САУ), объектом управления которой является водонагреватель.

4

Рис. 1. Водонагреватель как объект управления (Р - мощность нагревательного элемента)

Чаще всего объекты управления изображают графически в виде функциональных блоков (рис. 2).

5