Automatizări

Capitolul 1

INTRODUCERE ÎN STUDIUL SISTEMELOR AUTOMATE

1.1. Concepte, metode şi principii

Ramura ştiinţei care se ocupă cu studiul metodelor şi mijloacelor prin intermediul cărora se asigură conducerea proceselor tehnice, fără intervenţia directă a operatorului uman, poartă denumirea de AUTOMATICĂ. Implementarea practică a acestor principii, metode şi mijloace de automatizare poartă denumirea de AUTOMATIZARE.

Conceptul general de SISTEM se utilizează foarte frecvent în diverse domenii ale ştiinţei şi tehnicii, în economie, în natură şi în societate. Aşa sunt conceptul de sistem social, sistem economic, sistem de ecuaţii, sistem fizic, sistem dinamic, sistem informaţional, sistem de conducere, sistem automat, etc.

În automatică, SISTEMUL AUTOMAT este format din:

- obiectul sau procesul automatizat;

- instalaţia (echipamentul) de automatizare

Ansamblul de obiecte materiale care asigură controlul desfăşurării proceselor tehnice sau altor categorii de procese, fără intervenţia operatorului uman, se numeşte ECHIPAMENT DE AUTOMATIZARE.

Un sistem poate fi privit ca un model al unui obiect, realizat prin metode sistemice, în scopul studierii în raport cu variabila independentă timpul.

METODELE de studiu utilizate în automatică, conform [23], [30], şi [31] sunt

următoarele:

- metoda renunţării;

- metoda experimentală;

- metoda analitică;

- metoda sistemică

a) METODA RENUNŢĂRII, conform căreia se renunţă parţial şi temporar la cunoaştere în scopul desăvârşirii cunoaşterii. Se bazează pe conceptul de “cutie neagră” (black box), cu una sau mai multe intrări xi care se modifică în timp şi se obţine o ieşire xe sau mai multe, care se modifică în timp (fig. 1.1).

Sistem monovariabil Sistem multivariabil

Fig. 1.1. Conceptul de cutie neagră conform metodei renunţării.

Funcţia f stabileşte o legătură între mărimea de intrare şi mărimea de ieşire, xe(t)=f[xi(t)] şi poate fi o funcţie logică, algebrică, diferenţială sau complexă.

Dacă, spre exemplu, se consideră un automobil (fig. 1.2) ca o cutie neagră, atunci drept mărimi de intrare şi de ieşire putem avea:

xi[litri] – consumul de combustibil xe[m] – deplasarea pe şosea

xi[cm] – apăsarea pedalei de acceleraţie xe[m] – deplasarea pe şosea

xi[cm] – apăsarea pedalei de frână xe[m] – deplasarea pe şosea

Fig. 1.2. Automobilul conform metodei renunţării.

Metoda renunţării se aplică nu numai la definirea cutiei negre, ci şi la definirea semnalelor de intrare xi şi a semnalelor de ieşire xe (fig. 1.3).

Prin eşantionare se pierde informaţia conţinută în semnal între momentele eşantionării, deci se renunţă în mod intenţionat la o parte din informaţie, dar se crează astfel posibilitatea prelucrării numerice a semnalului prin conversia analog-numerică a eşantioanelor extrase.

Fig. 1.3. Metoda renunţării aplicată semnalelor de intrare şi de ieşire.

Corespunzător celor trei tipuri de semnale, se deosebesc trei tipuri de

sisteme automate:

- sisteme automate continue;

- sisteme automate discrete logice;

- sisteme automate discrete cu eşantionare.