Pređi na sadržaj

Automatika

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Kontrolni sistemi igraju ključnu ulogu svemirskim letovima
Primjer sistema automatskog upravljanja (SAU), ili kontrolnog sistema. Prikazani služi za održavanje brodskog kormila u podešenom položaju. Odstupanje se mjeri, i preko proporcionalnog pojačavača privodi motoru koji vrši korekciju položaja kormila. Ovo je jednostavan sistem sa povratnom spregom.

Automatika (kontrolno inženjerstvo) je grana nauke i tehnike koja se bavi principima i teorijom automatskih kontrolnih sistema i uređaja, koji izvršavaju zadatke bez neposrednog učešća čovjeka.[1]

Obuhvata više primijenjenih disciplina, kao što su teorija optimalnih sistema, teorija konačnih automata,[2] teorija pouzdanosti i druge. Ovo je sve potrebno za uspješno projektovanje, proračun i realizaciju raznih automatskih sistema. Teorija elemenata automatike i teorija automatskog upravljanja su čvrsto povezane i samo kao cjelina služe za praktično ostvarenje automatskih sistema.[1]

Za razliku od kibernetike,[3][4] koja proučava samo informacione[5][6][7] ili acikličke automatske sisteme, automatika proučava i cikličke i determinisane automatske sisteme (vidi Automatsko upravljanje).

Elementi automatike[uredi | uredi izvor]

Sistem automatskog upravljanja (SAU) se sastoji od raznih elemenata koji vrše samostalne funkcije. Prema osnovnim funkcijama, mogu se svrstati u senzore, međuelemente i izvršne organe.

Senzor (davač, detektor, osjetilo) je osnovni element svakog SAU. On neprekidno mjeri stvarnu vrijednost upravljanog parametra. Zatim daje vrijednost komparatoru (upoređivaču) koji upoređuje izmjerenu i referentnu (željenu) vrijednost veličine i daje signal greške, proporcionalan razlici istih. U primjeru na slici, potenciometar je senzor pozicije kormila. Komparator je operacioni pojačavač spojen kao komparator (izlaz je razlika napona na invertujućem i neinvertujućem ulazu).

Međuelement je sistem kojim se informacije od senzora pojačavaju ili dovode u podesan oblik za upravljanje izvršnim organom. Može biti dio kanala veze (prijemnik, predajnik, koder, dekoder), pojačavač, transformator i tako dalje. Na slici, međuelement je pojačavač snage.

Izvršni organ djeluje na proces kojim se upravlja na osnovu signala od međuelementa. Može biti motor, električni, hidraulični, pneumatski, kombinovani, elektromagnet, cilindar s klipom i tako dalje. Na slici, izvršni organ je elektromotor sa zupčaničkim prenosom, koji pokreće kormilo.

Teorija elemenata automatike i automatskog upravljanja[uredi | uredi izvor]

Teorija elemenata automatike bavi se proučavanjem rada, metoda proračuna i metoda realizacije elemenata a. koji ulaze u sastav SAU. Teorija automatskog upravljanja se bavi izučavanjem principa projektovanja, proračuna i izvođenja SAU kao cjeline.

Pri radu SAU njegovi elementi su normalno u vremenski promjenjivim režimima. Zbog toga ponašanje SAU zavisi od dinamičkih karakteristika. S aspekta teorije nije važno kakvi se fizički procesi odvijaju u elementima, već su važne njihove dinamičke osobine.

Svaki automatski sistem se može predstaviti strukturnom šemom sistema, u kojoj su stvarni elementi zamijenjeni osnovnim dinamičkim, sa označenim vezama i smjerom toka signala. Sa šemama se može izvršiti analiza ponašanja realnog sistema prije stvarne konstrukcije. Za analitičko ispitivanje ponašanja SAU potrebno je postaviti njegovu diferencijalnu jednačinu i riješiti je nalaženjem opšteg integrala. Zatim se određuju početni uslovi i naći zavisnost izlazne veličine od ulazne preko prelazne karakteristike (engl. transfer characteristic). To je često težak problem, posebno za složene sisteme. Ovo se može znatno olakšati korištenjem Laplasovih transformacija, kojima se diferencijalne jednačine pretvaraju u algebarske, preko tablice čestih slučajeva. Laplasove transformacije i prenosne (prenosne) funkcije (transfer function) omogućuju znatno pojednostavljen način nalaženja karakteristika automatskog sistema, za slučajeve koji se često sreću u praksi.

Prijenosna (prenosna) funkcija[uredi | uredi izvor]

Prijenosna funkcija sistema[8][9][10] ili elementa sistema predstavlja odnos Laplasove transformacije izlazne veličine naspram Laplasove transformacije ulazne veličine pri nultim početnim uslovima. Ona u potpunosti određuje dinamičke promjene izlazne veličine u odnosu na ulaznu. S time, one se koriste za testiranje karakteristika sistema i prije stvarne konstrukcije.

U zavisnosti od toga da li izlazne veličine preko povratne sprege djeluju na ulaznu veličinu, razlikujemo zatvoreno kolo (djeluje povratna sprega) i otvoreno kolo SAU.

Na osnovi sistema prenosnih funkcija razvijene su praktične teorijske i eksperimentalne metode za ispitivanje karakteristika sistema kao što su stabilnost. Za određivanje stabilnosti koriste se Nikvistov kriterijum stabilnosti[11][12][13][14] i Bodeov kriterijum stabilnosti, kriterijum geometrijskog mjesta korjenova i slično.

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b „Systems & Control Engineering FAQ | Electrical Engineering and Computer Science”. engineering.case.edu (na jeziku: engleski). Case Western Reserve University. 20. 11. 2015. Pristupljeno 27. 6. 2017. 
  2. ^ „Finite State Machines - Brilliant Math & Science Wiki”. brilliant.org. Pristupljeno 14. 4. 2018. 
  3. ^ Gage, Stephen (2007). „The boat/Helmsman”. Technoetic Arts. 5: 15—24. doi:10.1386/tear.5.1.15_1. 
  4. ^ „What is cybernetics - NTNU”. www.ntnu.edu. Pristupljeno 2023-04-27. 
  5. ^ „What is Computer Science? – Computer Science. The University of York”. www.cs.york.ac.uk (na jeziku: engleski). Arhivirano iz originala 11. 6. 2020. g. Pristupljeno 2020-06-11. 
  6. ^ The MIT Press (1980). What Can Be Automated? Computer Science and Engineering Research Study | The MIT Press. mitpress.mit.edu. Computer Science Series (na jeziku: engleski). MIT Press. ISBN 978-0262010603. Arhivirano iz originala 9. 1. 2021. g. 
  7. ^ Denning, P.J.; Comer, D.E.; Gries, D.; Mulder, M.C.; Tucker, A.; Turner, A.J.; Young, P.R. (februar 1989). „Computing as a discipline”. Computer. 22 (2): 63—70. ISSN 1558-0814. doi:10.1109/2.19833. 
  8. ^ M. A. Laughton; D.F. Warne (27. 9. 2002). Electrical Engineer's Reference Book (16 izd.). Newnes. str. 14/9—14/10. ISBN 978-0-08-052354-5. 
  9. ^ E. A. Parr (1993). Logic Designer's Handbook: Circuits and Systems (2nd izd.). Newness. str. 65–66. ISBN 978-1-4832-9280-9. 
  10. ^ Ian Sinclair; John Dunton (2007). Electronic and Electrical Servicing: Consumer and Commercial Electronics. Routledge. str. 172. ISBN 978-0-7506-6988-7. 
  11. ^ Reinschke, Kurt (2014). „Chapter 4.3. Das Stabilitätskriterium von Strecker-Nyquist”. Lineare Regelungs- und Steuerungstheorie (na jeziku: nemački) (2 izd.). Springer-Verlag. str. 184. ISBN 978-3-64240960-8. Pristupljeno 2019-06-14. 
  12. ^ Bissell, Christopher C. (2001). „Inventing the 'black box': mathematics as a neglected enabling technology in the history of communications engineering” (PDF). Arhivirano (PDF) iz originala 14. 6. 2019. g. Pristupljeno 14. 6. 2019. 
  13. ^ Strecker, Felix (1947). Die elektrische Selbsterregung mit einer Theorie der aktiven Netzwerke (na jeziku: nemački). Stuttgart, Germany: de.  (NB. Earlier works can be found in the literature section.)
  14. ^ Nyquist, Harry (januar 1932). „Regeneration Theory”. Bell System Technical Journal. USA: American Telephone and Telegraph Company (AT&T). 11 (1): 126—147. S2CID 115002788. doi:10.1002/j.1538-7305.1932.tb02344.x. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Vojna enciklopedija, Beograd, 1970, knjiga prva, strane 340-342.
  • Kilian, Christopher (2005). Modern Control Technology. Thompson Delmar Learning. ISBN 978-1-4018-5806-3. 
  • Bennett, Stuart (jun 1986). A history of control engineering, 1800-1930. IET. ISBN 978-0-86341-047-5. 
  • Bennett, Stuart (1993). A history of control engineering, 1930-1955. IET. ISBN 978-0-86341-299-8. 
  • Zankl, Arnold (2006). Milestones in Automation: From the Transistor to the Digital Factory. Wiley-VCH. ISBN 978-3-89578-259-6. 
  • Franklin, Gene F.; Powell, J. David; Emami-Naeini, Abbas (2014). Feedback control of dynamic systems (na jeziku: engleski) (7th izd.). Stanford Cali. U.S.: Pearson. str. 880. ISBN 9780133496598. 
  • Blanke, M.; Kinnaert, M.; Lunze, J.; Staroswiecki, M. (2006), Diagnosis and Fault-Tolerant Control (2nd izd.), Springer 
  • Steffen, T. (2005), Control Reconfiguration of Dynamical Systems, Springer 
  • Staroswiecki, M. (2005), „Fault Tolerant Control: The Pseudo-Inverse Method Revisited”, Proceedings of the 16th IFAC World Congress, Prague, Czech Republic: IFAC 
  • Lunze, J.; Rowe-Serrano, D.; Steffen, T. (2003), „Control Reconfiguration Demonstrated at a Two-Degrees-of-Freedom Helicopter Model”, Proceedings of European Control Conference (ECC), Cambridge, UK. 
  • Maciejowski, J.; Jones, C. (2003), „MPC Fault-Tolerant Flight Control Case Study: Flight 1862”, Proceedings of the SAFEPROCESS 2003: 5th Symposium on Detection and Safety for Technical Processes, Washington D.C., USA: IFAC, str. 265—276 
  • Mahmoud, M.; Jiang, J.; Zhang, Y. (2003), Active Fault Tolerant Control Systems - Stochastic Analysis and Synthesis, Springer 
  • Zhang, Y.; Jiang, J. (2003), „Bibliographical review on reconfigurable fault-tolerant control systems”, Proceedings of the SAFEPROCESS 2003: 5th Symposium on Detection and Safety for Technical Processes, Washington D.C., USA: IFAC, str. 265—276 
  • Patton, R. J. (1997), „Fault-tolerant control: the 1997 situation”, Preprints of IFAC Symposium on Fault Detection Supervision and Safety for Technical Processes, Kingston upon Hull, UK, str. 1033—1055 
  • Rauch, H. E. (1995), „Autonomous control reconfiguration”, IEEE Control Systems Magazine, 15 (6): 37—48, doi:10.1109/37.476385 
  • Rauch, H. E. (1994), „Intelligent fault diagnosis and control reconfiguration”, IEEE Control Systems Magazine, 14 (3): 6—12, S2CID 39931526, doi:10.1109/37.291462 
  • Gao, Z.; Antsaklis, P.J. (1991), „Stability of the pseudo-inverse method for reconfigurable control systems”, International Journal of Control, 53 (3): 717—729, doi:10.1080/00207179108953643 
  • Looze, D.; Weiss, J.L.; Eterno, J.S.; Barrett, N.M. (1985), „An Automatic Redesign Approach for Restructurable Control Systems”, IEEE Control Systems Magazine, 5 (2): 16—22, S2CID 12684489, doi:10.1109/mcs.1985.1104940 .
  • Esna Ashari, A.; Khaki Sedigh, A.; Yazdanpanah, M. J. (2005), „Reconfigurable control system design using eigenstructure assignment: static, dynamic and robust approaches”, International Journal of Control, 78 (13): 1005—1016, S2CID 121350006, doi:10.1080/00207170500241817 .
  • Faulkner, E. A. (1969): Introduction to the Theory of Linear Systems; Chapman & Hall. ISBN 0-412-09400-2.
  • Pippard, A. B. (1985): Response & Stability; Cambridge University Press. ISBN 0-521-31994-3.
  • Gessing, R. (2004): Control fundamentals; Silesian University of Technology. ISBN 83-7335-176-0.
  • Franklin, G. (2002): Feedback Control of Dynamic Systems; Prentice Hall. ISBN 0-13-032393-4.
  • Chaffey, Thomas; Forni, Fulvio; Sepulchre, Rodolphe (2023). „Graphical Nonlinear System Analysis”. IEEE Transactions on Automatic Control: 1—16. ISSN 0018-9286. S2CID 236318576. arXiv:2107.11272 Слободан приступ. doi:10.1109/TAC.2023.3234016. 
  • Gordon E. Carlson Signal and Linear Systems Analysis with Matlab second edition, Wiley. 1998. ISBN 0-471-12465-6.
  • John G. Proakis and Dimitris G. Manolakis Digital Signal Processing Principals, Algorithms and Applications third edition, Prentice Hall. 1996. ISBN 0-13-373762-4.
  • D. Ronald Fannin, William H. Tranter, and Rodger E. Ziemer Signals & Systems Continuous and Discrete fourth edition, Prentice Hall. 1998. ISBN 0-13-496456-X.
  • Proof of the necessary conditions for BIBO stability.
  • Christophe Basso Designing Control Loops for Linear and Switching Power Supplies: A Tutorial Guide first edition, Artech House, 2012, 978-1608075577

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Automatika na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Аутоматика&oldid=27555775”