• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Automatyka



    Podstrony: [1] 2 [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Programowalny sterownik logiczny, PLC (ang. programmable logic controller) – uniwersalne urządzenie mikroprocesorowe przeznaczone do sterowania pracą maszyny lub urządzenia technologicznego. Sterownik musi zostać dopasowany do określonego obiektu sterowania poprzez wprowadzenie do jego pamięci żądanego algorytmu działania obiektu. Cechą charakterystyczną programowalnych sterowników logicznych, odróżniającą je od innych sterowników komputerowych, jest cykliczny obieg pamięci programu. Mikrokontroler (mikrokomputer jednoukładowy skrót ang. MCU lub μC) – scalony system mikroprocesorowy, zrealizowany w postaci pojedynczego układu scalonego zawierającego jednostkę centralną (CPU), pamięć RAM oraz na ogół pamięć programu i rozbudowane układy wejścia-wyjścia.
    Charakterystyka odłamu automatyki[ | edytuj kod]

    Teoria sterowania[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Teoria sterowania.

    Teoria sterowania zajmuje się analizą i modelowaniem matematycznym obiektów i procesów różnej natury (np. chemicznych, cieplnych, mechanicznych, hydraulicznych, pneumatycznych, elektrycznych).

    Stworzony model pozwala na syntezę układu sterowania poprzez wprowadzenie regulatora sterującego danym obiektem lub procesem tak, by ten zachowywał się w pożądany sposób.

    Automatyczny pilot (autopilot) – urządzenie służące do wykonywania określonego zestawu zadań umożliwiających automatyczne sterowanie obiektem (statkiem, samolotem, śmigłowcem itp.) oraz rakietami (głównie ziemia-powietrze).Sterowanie ślizgowe (sterowanie z ruchem ślizgowym, sterowanie z reżimem ślizgowym, ang. sliding mode control lub SMC) – metoda sterowania układami nieliniowymi, która zmienia dynamikę układu nieliniowego poprzez zastosowanie nieciągłego sygnału sterującego, co wymusza „ślizganie się” układu wzdłuż, na wskroś normalnego zachowania systemu.

    Do kluczowych koncepcji w teorii sterowania należą: układ dynamiczny, stabilność układu, sprzężenie zwrotne i kompensacja (korekcja) dynamiczna.

    Tam gdzie uwaga kieruje się na dynamikę systemów teoria sterowania ma wiele obszarów wspólnych z teorią układów dynamicznych. Przy uwypuklaniu zagadnień związanych z sygnałami w układach teoria sterowania przechodzi w teorię sygnałów. W przypadku złożonych lub rozległych systemów teoria sterowania nabiera charakteru teorii systemów. Niektóre zagadnienia teoria sterowania współdzieli z badaniami operacyjnymi (np. zagadnienia optymalizacji) i teorią decyzji.

    System kontroli trakcji – system zaliczany do grupy systemów Advanced Vehicle Control Systems (albo Automated Highway Systems), którego głównym zadaniem jest niedopuszczenie do nadmiernego poślizgu kół pojazdu podczas przyspieszania (objawiającego się ich buksowaniem). Pośrednio systemy takie mogą wpływać również na polepszenie właściwości trakcyjnych pojazdu podczas ruchu w zakręcie. Większość systemów działa jedynie w zakresie niskich prędkości pojazdu (do 40 km/h) aczkolwiek budowane są też wersje działające dla całego zakresu prędkości. Jest kolejnym po ABS-ie systemem podwyższającym bezpieczeństwo czynne. Działanie systemu wpływa także na zmniejszenie zużycia opon i paliwa. System ten wykorzystuje elementy systemu ABS. Może również wykorzystywać inne elementy, jak jednostkę sterującą pracą silnika.Wspomaganie układu kierowniczego (także: wspomaganie kierownicy) – stosowany w samochodach i innych pojazdach mechanicznych układ, którego celem jest ułatwienie prowadzenia pojazdu za pomocą zmniejszenia siły, z jaką kierowca musi obrócić kierownicę, by zmienić tor jazdy. Pod wpływem ruchu kierownicy uruchamia się zestaw hydraulicznych lub elektrycznych aktuatorów, które wspomagają siłę mięśni kierowcy poprzez dodanie sił bezpośrednio do układu kierowniczego pojazdu. Zastosowanie wspomagania jest szczególnie przydatne przy niskich prędkościach, gdy zmiana kierunku jazdy samochodu zależy głównie od sił działających na kierownicę.

    Współczesna teoria sterowania zaadaptowała też szereg metod sztucznej inteligencji (sieci neuronowe, logika rozmyta, algorytmy genetyczne, systemy ekspertowe).

    Stosowane są też metody numeryczne, środowiska obliczeniowe takie jak MATLAB (w tym jego pakiet narzędziowy Simulink) lub Mathcad oraz środowiska programistyczne takie jak LabVIEW.

    Koncepcje teorii sterowania, które znajdują współcześnie zastosowanie w przemyśle można ująć w trzy grupy:

    Spalarnia odpadów – zakład przemysłowy zajmujący się termicznym przekształcaniem (w procesie spalania) odpadów (komunalnych, przemysłowych lub niebezpiecznych, a także osadów ściekowych). Często pełni funkcję elektrowni produkując energię elektryczną lub cieplną.Robotyka – interdyscyplinarna dziedzina wiedzy działająca na styku mechaniki, automatyki, elektroniki, sensoryki, cybernetyki oraz informatyki. Domeną robotyki są również rozważania nad sztuczną inteligencją – w niektórych środowiskach robotyka jest wręcz z nią utożsamiana.

    a) grupa zagadnień związanych z zaawansowanymi metodami sterowania PID: I-PD i dwa stopnie swobody PID, odsprzęganie PID, kompensacja czasu martwego, harmonogramowanie wzmocnienia, automatyczne dostrajanie regulacji PID;

    b) grupa metodyk wywodząca się z nowoczesnej teorii sterowania: regulacja LQG, obserwatory, filtr Kalmana, sterowanie predykcyjne (MPC), sterowanie adaptacyjne, sterowanie i analiza z normą H-nieskończoność, sterowanie powtarzalne, sterowanie ślizgowe, dokładna linearyzacja i sterowanie, sterowanie z optymalizacją;

    c) grupa metodyk zaliczanych do metod sztucznej inteligencji, w tym: sterowanie rozmyte, sterowanie oparte na regułach (systemy ekspertowe), sterowanie wykorzystujące sieci neuronowe.

    Technika analogowa zwana popularnie teorią obwodów i sygnałów – nauka zajmująca się analizą właściwości urządzeń elektrycznych (elektronicznych), które powodują wytwarzanie lub pośredniczą w przenoszeniu sygnałów (sygnał analogowy). Zrodziła się ona z połączenia dziedzin nauk elektronicznych, takich jak teoria obwodów i teoria sygnałów z dziedzinami matematyki, jak analiza matematyczna i topologia.Regulator PID (regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący, ang. proportional-integral-derivative controller) – regulator stosowany w układach regulacji składający się z trzech członów: proporcjonalnego, całkującego i różniczkującego. Najczęściej jego celem jest utrzymanie wartości wyjściowej na określonym poziomie, zwanym wartością zadaną.

    Urządzenia i systemy automatyki[ | edytuj kod]

    Urządzenia automatyki zasadniczo zalicza się do jednej z trzech grup:

  • grupy urządzeń pomiarowych
  • grupy urządzeń sterujących (regulatorów, sterowników)
  • grupy urządzeń wykonawczych.
  • W praktycznych zastosowaniach automatyki wykorzystywane są różne urządzenia:

  • mechaniczne w tym pneumatyczne i hydrauliczne (np. zawory, siłowniki)
  • elektryczne i elektromechaniczne (np. silniki elektryczne, elektrozawory, serwomotory, sprzęgła elektromagnetyczne, styczniki)
  • elektroniczne – zarówno analogowe, jak i cyfrowe (np. mierniki, czujniki, przetworniki, rejestratory, systemy wizyjne i inne przyrząd pomiarowy, przekaźniki, wzmacniacze, falowniki i inne urządzenia energoelektroniczne, mikroprocesory, mikrokomputery, mikrokontrolery, sterowniki mikroprocesorowe, programowalne sterowniki logiczne, sterowniki CNC, komputery wbudowane lub komputery przemysłowe, sterowniki PAC, wskaźniki, panele operatorskie, inne urządzenia sterownicze)
  • złożone systemy (np. CAM, MES, SCADA lub DCS), działające z odpowiednim oprogramowaniem – czasami także bazodanowym – oparte na różnych protokołach komunikacyjnych i przemysłowowych sieciach komputerowych (przewodowych lub radiowo-modemowych).
  • Taka różnorodność wykorzystywanych urządzeń rzutuje na wysoce interdyscyplinarny, systemowy charakter automatyki jako dyscypliny inżynierii.

    Teoria układów dynamicznych - dziedzina matematyki zajmująca się układami dynamicznymi. Stanowi ona ważny w praktyce dział matematyki, przy jej pomocy opisuje się wiele procesów, na przykład dynamikę populacji biologicznych.Bionika (od gr. bios – życie i mimesis – naśladować; inne nazwy: biomimetyka, biomimikra, inżynieria bioniczna) – interdyscyplinarna nauka badająca budowę i zasady działania organizmów oraz ich adaptowanie w technice (zwłaszcza w automatyce) i budowie urządzeń technicznych na wzór organizmu. Stara się poznawać i wykorzystać procesy sterujące działaniem organizmów w różnych działach techniki, głównie w automatyce, elektronice i mechanice. Patenty przygotowane przez naukowców wykorzystują rozwiązania występujące w naturze. Opracowanie nowych rozwiązań dzięki biomimetyce pozwoli na zmniejszenie przypadkowości w badaniach naukowych oraz umożliwi łatwiejsze generowanie nowych rozwiązań.

    Zastosowania[ | edytuj kod]

    Z uwagi na zastosowania automatyki mówi się m.in. o:

  • automatyce przemysłowej
  • dla przemysłu wydobywczego, mineralnego i metalurgicznego (np. kopalnie, platformy wiertnicze, cementownie, huty, walcownie)
  • dla procesów chemicznych i petrochemicznych (np. zakłady utylizacji odpadów, rafinerie)
  • dla linii produkcyjnych w fabrykach (ang. manufacturing systems) – obszar mocno powiązany z robotyką, mechatroniką i logistyką
  • dla tzw. sieci użyteczności publicznej (ang. utilities)
  • sieci dystrybucji wody, przepompowni, oczyszczalni ścieków, stacji uzdatniania wody
  • gazowni, sieci gazowniczych
  • ciepłowni, sieci ciepłowniczych
  • elektrowni, sieci energetycznych (w tym elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa)
  • sieci telekomunikacyjnych (i systemów łączności)
  • automatyce budynkowej i domowej
  • automatyce środków i systemów transportu (np. automatyka kolei)
  • w tym o automatyce obiektów ruchomych – m.in. pojazdów (zob. też np. system kontroli trakcji, tempomat, adaptacyjny system ruchu, wspomaganie układu kierowniczego), statków wodnych, powietrznych (np. autopiloty, systemy nawigacji, systemy sterowania reakcyjnego) i obiektów autonomicznych
  • automatyce systemów wojskowych (np. sterowanie artylerią przeciwlotniczą)
  • automatyce systemów biologicznych, medycznych, środowiskowych i rolniczych, w tym automatyce aparatury medycznej, automatyce systemów irygacyjnych.
  • Obiekty sterowania w automatyce miewają różną wielkość i złożoność – mogą to być:

    Programowanie komputerów to proces projektowania, tworzenia, testowania i utrzymywania kodu źródłowego programów komputerowych lub urządzeń mikroprocesorowych (mikrokontrolery). Kod źródłowy jest napisany w języku programowania, z użyciem określonych reguł, może on być modyfikacją istniejącego programu lub czymś zupełnie nowym. Programowanie wymaga dużej wiedzy i doświadczenia w wielu różnych dziedzinach, jak projektowanie aplikacji, algorytmika, struktury danych, znajomość języków programowania i narzędzi programistycznych, wiedza nt. kompilatorów, czy sposób działania podzespołów komputera. W inżynierii oprogramowania, programowanie (implementacja) jest tylko jednym z etapów powstawania programu.Pneumatyka – nauka, będąca działem inżynierii mechanicznej, zajmująca się konstruowaniem i praktycznym wykorzystaniem urządzeń, w których przekazywanie energii i sterowanie realizowane jest za pomocą sprężonego powietrza (bądź innego gazu o podobnych właściwościach) jako czynnika roboczego.
  • mniejsze urządzenia (np. zbiorniki, pompy, przepustnice, turbiny, silniki, napędy, maszyny, roboty, układy elektryczne lub elektroniczne)
  • ale i systemy średniej oraz dużej skali (np. elektrownie, sieci energetyczne, oczyszczalnie ścieków, spalarnie odpadów, stacje uzdatniania wody, przepompownie, sieci dystrybucji wody, linie produkcyjne w fabrykach, hutach; walcownie, cementownie, kopalnie, rafinerie, platformy wiertnicze itd.).
  • Dziedziny pokrewne[ | edytuj kod]

    Dziedziny pokrewne do automatyki to:

    Sterownik mikroprocesorowy to sterownik, którego architektura oparta jest na mikrokontrolerze pełniącym kluczową rolę w jego działaniu. Taki mikrokontroler np. MCS-51 jest odpowiedzialny za operacje numeryczne i logiczne związane ze sterowaniem.Komputeryzacja – poprzedza informatyzację i polega na wprowadzaniu komputerów do przedsiębiorstw i urzędów, zastępując tym samym ręcznie uzupełniane formularze przez formularze elektroniczne, papierowe archiwa przez bazy danych i wprowadzając pocztę elektroniczną lub komunikatory internetowe jako system komunikacji.
  • mechatronika – równie interdyscyplinarna jak automatyka, ale bardziej uwypuklająca zagadnienia związane z inżynierią mechaniczną,
  • informatyka – z punktu widzenia automatyki, informatyka jest jej jedną z nauk podstawowych. Związek informatyki z automatyką wynika z dwóch względów. Po pierwsze komputery wykorzystywane są do matematycznej analizy i syntezy systemów automatyki (czyli do ich projektowania). Po drugie urządzenia i systemy cyfrowe są potrzebne do sterowania rzeczywistymi obiektami i procesami. Na akademickich kursach automatyki nie poświęca się więc zbyt wiele miejsca samej inżynierii oprogramowania czy inżynierii systemów informatycznych. Programowanie, bazy danych, systemy operacyjne, sieci komputerowe omawia się w kontekście możliwości ich wykorzystania w komputerowych systemach automatyki. Z drugiej strony akademickie kursy informatyki bardzo powierzchownie traktują zagadniania związazane z automatyzacją, regulacją (sterowaniem), monitoringiem, niezawodnością i bezpieczeństwem jakie powszechnie występują w przemyśle i różnych dziedzinach inżynierii,
  • bionika.
  • Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa - układy automatyki zajmujące się wykrywaniem stanów zakłóceniowych w systemie elektroenergetycznym i zapobieganie ich skutkom. Do stanów zakłóceniowych, którym ma zapobiegać automatyka zabezpieczeniowa, w sieciach elektroenergetycznych należą: przeciążenie sieci, obniżenie napięcia, zwarcie, wzrost lub obniżenie częstotliwości.Stycznik - elektryczny łącznik mechanizmowy, przestawiany w sposób inny niż ręczny, o tylko jednym położeniu spoczynkowym styków ruchomych, zdolny do załączania, wyłączania i przewodzenia prądu w normalnych warunkach pracy obwodu, a także przy przeciążeniach.


    Podstrony: [1] 2 [3] [4]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Sprzęgło elektromagnetyczne przenosi napęd dzięki oddziaływaniu pola magnetycznego, powodującego zaciśnięcie tarczy ciernej lub zestalenie (albo stężenie) proszku lub pasty ferromagnetycznej, znajdujących się pomiędzy elementami napędzającymi i napędzanymi.
    Hydraulika - nauka o praktycznych zastosowaniach cieczy a w szczególności wykorzystywaniu ich ruchu (przepływu). Jest powiązana z mechaniką płynów, która stanowi jej teoretyczną podbudowę.
    Sieć ciepłownicza – zespół urządzeń technicznych służących do transportu rurociągowego energii cieplnej od źródła ciepła (najczęściej ciepłownia lub elektrociepłownia) do odbiorców, za pośrednictwem czynnika termodynamicznego (nośnika ciepła).
    Falownik (ang. power inverter, przetwornik mocy) – urządzenie elektryczne zamieniające prąd stały, którym jest zasilane, na prąd zmienny o regulowanej częstotliwości wyjściowej. Jeśli w falowniku zastosuje się modulację szerokości impulsów (PWM), to równocześnie ze zmianą częstotliwości można regulować wartość skuteczną napięcia wyjściowego.
    Teoria sterowania - jedna z gałęzi matematyki i cybernetyki, zajmuje się analizą i modelowaniem matematycznym obiektów i procesów różnej natury, zarówno fizycznych (np. chemicznych, cieplnych, mechanicznych, hydraulicznych, pneumatycznych, elektrycznych) jak i społecznych (np. ekonomia matematyczna), traktowanych jako układy dynamiczne ze sterowaniem.
    Niezawodność (ang. reliability) − własność obiektu mówiąca o tym, czy pracuje on poprawnie (spełnia wszystkie powierzone mu funkcje i czynności) przez wymagany czas i w określonych warunkach eksploatacji (w danym zespole czynników wymuszających).
    Elektrotechnika (inżynieria elektryczna) - dziedzina techniki i nauki, która zajmuje się zagadnieniami związanymi z wytwarzaniem, przetwarzaniem (przekształcaniem), przesyłaniem, rozdziałem, magazynowaniem i użytkowaniem energii elektrycznej.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.065 sek.