Teoria sistemelor în automatizări

1.1. NOTIUNI SI CONCEPTE FUNDAMENTALE

1.1.1. Observaţii preliminare

Timp de mai multe secole oamenii au avut ca o preocupare principală elaborarea,

diversificarea şi perfecţionarea uneltelor, sculelor şi instalaţiilor, menite să înlocuiască

sau să faciliteze munca fizică a acestora în activitatea de producţie, în circulaţia

bunurilor materiale, în diverse servicii şi în alte domenii. Acestea continua să fie

făcute şi în prezent.

În ultimele decenii oamenii şi-au îndreptat preocupările şi în direcţia uşurării sau chiar

suplinirii muncii intelectuale legate de activităţile lor de producţie, de servicii ş.a., şi

în acest scop şi-au propus ca obiectiv crearea de instrumente, de aparate şi de instalaţii

menite să facă posibila derularea automată a proceselor de producţie a serviciilor ş.a.

fără intervenţia directă a acestora sau cu o intervenţie minimală, adică să realizeze sau

să faciliteze activităţile intelectuale de supraveghere şi de conducere a proceselor.

O bună perioadă de timp, cele două tipuri de preocupări s-au dezvoltat în paralel,

oarecum independent, ca două părţi distincte, dar totuşi, ca părţi componente

interdependente ale proceselor moderne de producţie, de servicii ş.a.

Deoarece între aceste două tipuri de preocupări şi obiective există o strânsă

interdependenţă în prezent capătă acceptare unanimă conceptul conform căruia este

corect ca cele două tipuri de activităţi să fie tratate ca un tot unitar, adică să fie privite

ca un sistem - vezi 1.1.3.

În aceasta abordare sistemică realizarea şi perfecţionarea proceselor şi instalaţiilor

automatizate nu mai poate fi făcută decât în cadrul unor echipe de specialişti din

domenii diferite; specialişti din domeniul proceselor şi instalaţiilor tehnologice

(mecanici, chimişti, energeticieni ş.a.), dar şi specialişti din domeniul automaticii,

informaticii, roboticii ş.a.

Pentru a putea conlucra în astfel de echipe, dar şi pentru a exploata optim instalaţiile

automatizate este necesar ca specialiştii implicaţi în realizarea acestor instalaţii, dar şi

utilizatorii acestora să posede suficiente cunoştinţe privind principiile şi metodele de

automatizare, de informatizare, de robotizare şi să folosească o terminologie şi un

limbaj adecvat prin care să comunice între ei.

2

1.1.2. Noţiunea de proces - proces tehnologic

Sub denumirea generică de proces vom înţelege orice transformare a

materiei/energiei/informaţiei, orice schimbare de stare sau de proprietăţi sau

orice evoluţie însoţită de manifestări specifice. Dacă acestea au loc în cadrul unei

tehnologii procesul în cauză este un proces tehnologic şi se desfăşoară în cadrul unei

instalaţii tehnologice.

Orice tip de proces se desfăşoară în conformitate cu anumite legi, după un anumit

algoritm dependent de natura şi scopul acestuia şi în general poate fi dirijat/condus cu

ajutorul unor comenzi date de cel care conduce procesul în cauză. Din nefericire, în

cele mai multe cazuri, desfăşurarea proceselor este afectată de factori perturbatori

interni sau externi, care au ca efect abateri de le derularea dorită a acestora. În astfel

de situaţii se impun măsuri de anihilare a influenţelor perturbaţiilor.

Pentru a deduce care sunt comenzile optime de dirijare a procesului şi măsurile de

anihilare/compensare a perturbaţiilor este necesar un studiu al procesului condus ca

obiect al automatizării cu scopul de determina care sunt mărimile/variabilele care îl

caracterizează, care sunt relaţiile dintre aceste mărimi, precum şi factorii externi care

influenţează derularea procesului.

In general orice proces poate fi caracterizat prin următoarele elemente - vezi fig. 1.1.

Xip

Xe=f(Xic, Xip, Xs)

Xic

Fig. 1.1. Simbolizarea unui proces simplu.

- Numărul şi natura variabilelor de intrare, adică prin vectorul Xi(xi1,xi2, ...xin),

care are două componente: Xic - vectorul variabilelor de intrare comandabile şi

Xip - vectorul variabilelor de intrare necomandabile, perturbatoare,

- Numărul şi natura variabilelor de stare internă, adică prin vectorul

Xs(xs1,xs2,....xsp),

- Numărul şi natura variabilelor de ieşire, adică prin vectorul Xe(xe1,xe2,....xem),

- Funcţia sau funcţiile de transfer F, care reprezintă dependenţa dintre variabilele

de ieşire şi variabilele de intrare şi de stare, adică: