Podstawy automatyki
Wykład 1
Kraków 2009
Podstawy automatyki
Plan wykładu
- Sygnał, rodzaje sygnałów, sygnały zakłócające,
- Element automatyki,
- Sterowanie,
- Obiekt sterowania,
- Układ sterowania,
- Regulator.
Podstawy automatyki
Sygnał
Informacja przekazywana jest za pośrednictwem sygnałów,
które przenoszą energię.
Sygnał jest to funkcja czasowa dowolnej wielkości o
charakterze energetycznym, w którym można wyróżnić dwa
elementy: nośnik i parametr informacyjny.
Podstawy automatyki
Sygnał
Podział II:
- deterministyczne,
- losowe.
Podział III:
- ciągłe,
- dyskretne.
Podstawy automatyki
Sygnał
Podział I (w zależności od rodzaju nośnika):
- elektryczne,
- mechaniczne,
- akustyczne,
- magnetyczne,
- elektromagnetyczne ( w tym świetlne),
- cieplne.
Podstawy automatyki
Sygnały deterministyczne
Sygnałem deterministycznym jest sygnał, którego wartość w
każdej chwili jest jednoznacznie określona za pomocą ścisłych
zależności matematycznych (na podstawie fundamentalnych
praw lub wielu obserwacji).
Dzielimy je na:
- okresowe ( f(t)=f(t+T) ),
- nieokresowe.
Podstawy automatyki
Sygnały deterministyczne okresowe
Wśród sygnałów okresowych bardzo ważną rolę odgrywają
sygnały harmoniczne, które możemy opisać zależnością:
x(t)=A·cos(É·t+Ć0)
gdzie:
A-amplituda sygnału,
É=2Ä„·f  pulsacja (f=1/T)
f  częstotliwość,
T  okres
w tym sygnały okresowe odkształcone (inaczej
poliharmonicze), które korzystając z szeregu Fouriera można
przedstawić jako sumę sygnałów harmonicznych.
Podstawy automatyki
Sygnały losowe
Sygnały losowe są to takie, które opisujemy za pomocą procesu
stochastycznego  każda funkcja traktowana jest jako jedna z
wielu możliwych realizacji procesu stochastycznego.
Podział:
- sygnały stacjonarne, których charakterystyki statystyczne
(wartość średnia, wartość średnia kwadratowa, funkcja
korelacji) nie są funkcjami czasu ( nie zależą od wyboru chwili
poczÄ…tkowej),
- sygnały niestacjonarne.
Podstawy automatyki
Sygnały losowe stacjonarne
Podział:
-ergodyczne,
- nieergodyczne.
Ergodycznym jest proces, którego dowolna statystyczna
charakterystyka, otrzymana ze zbioru realizacji w dowolnej
chwili jest równa podobnej charakterystyce otrzymanej z jednej
realizacji procesu obliczonej jako średnia w dostatecznie
długim czasie.
Wszystkie rzeczywiste sygnały są sygnałami losowymi, a jedynie
uproszczona analiza pozwala zakładać ich deterministyczny
charakter.
Podstawy automatyki
Element automatyki
Element automatyki  jest to urządzenie występujące w
układzie automatycznej regulacji, w którym można wyróżnić
wyjście i wejście.
WE WY
Podstawy automatyki
Sterowanie
Sterowanie (regulacja) polega na takim oddziaływaniu na
obiekt sterowania, za pomocą sygnałów wejściowych, aby jego
sygnały wyjściowe osiągnęły pożądaną wartość (pożądane
wartości).
Podział:
- ręczne (przy pomocy człowieka),
- automatyczne (przy pomocy tzw. regulatora).
Podstawy automatyki
Obiekt sterowania
Obiekt sterowania  każdy proces (np. napędzanie) lub
zjawisko (np. przepływ cieczy), podlegające regulacji.
WE WY
O
WY1
WE1
WY2
O
WE2 WY3
Podstawy automatyki
Układ sterowania
Układ sterowania - jest to sposób przedstawiania układów
dynamicznych w postaci blokowej. Jest to taki układ, który
składa się z obiektu sterowania i oddziałującego na niego
urzÄ…dzenia (regulatora).
Podstawy automatyki
Regulator
Regulator - jeden z elementów składających się na obwód
regulacji. Zadanie regulatora polega na wygenerowaniu
odpowiedniego sygnału sterującego, aby obiekt regulowany w
jak najkrótszym czasie osiągał wartość zadaną.
Regulator służy do doprowadzenia obiektu do żądanego stanu
lub poprawy niekorzystnych cech obiektu regulowanego.
Regulator może np. poprawić dynamikę obiektu regulowanego
(silnik będzie szybciej osiągał żądaną prędkość). Błędne użycie
może prowadzić do niestabilności obwodu regulacji.
Podstawy automatyki
Regulator
WE WY
R
WE1
WY1
WE2
R
WE3 WY2
Podstawy automatyki
Dziękuję za uwagę