7/26/2019 CAP. 1 AMC.pdf

1/6

AUTOMATIZAREA MAINILOR DE CONSTRUCIIIntroducere n studiul disciplinei Automatizarea mainilor de construcii

1

Capitolul 1

1. INTRODUCERE N STUDIUL DISCIPLINEIAUTOMATIZAREA MAINILOR DE CONSTRUCII

1.1Noiuni i definiii utilizate n automatizri

Sistemul este un concept general care se utilizeaz frecvent n diversedomenii ale tiinei i tehnicii, n economie, n naturi n societate. Ca exemplese pot enumera conceptele de sistem social, sistem economic, sistem planetar,sistem nervos al unei fiine, sistem de frnare al unui autovehicul, sistem deecuaii, sistem fizic, sistem dinamic, sistem informaional, sistem de conducere,sistem automat, etc.

Noiunea de sistem se refer la o mulime de obiecte, aciuni sau ideiaflate n interaciune pentru un anumit scop. Dacne referim la obiectele tehnicedintr-o cldire, care mpreun asigur anumite servicii, sistemul mai estecunoscut i sub numele de instalaie.

Teoria sistemelor reprezintun ansamblu de metode generale, de tehnicii algoritmi speciali pentru rezolvarea problemelor de analiz, sintez,

identificare, optimizare, etc., indiferent de natura sistemului. Teoria sistemelorstla baza tiinei conducerii, care se ocupcu activitatea contientdesfuratntr-un sistem n vederea ndeplinirii unui anumit scop, n condiiile influeneiunor sisteme exterioare sistemului condus.

Modelul matematic al unui sistem este reprezentat de relaiile matematicedintre variabilele care realizeazlegtura sistemului cu exteriorul.

Sistemele cu conducere automat, pe scurtsistemele automate, sunt un tipparticular de sisteme al cror scop este sfuncioneze frintervenia omului.

Automatica se bazeaz pe teoria sistemelor automate i este o ramur a

tiinei conducerii care se ocup cu studiul metodelor i mijloacelor prinintermediul crora se asigur conducerea proceselor tehnice, fr interveniadirecta omului.Automatizarea reprezintaplicarea practica automaticii.

Un sistem automat este format din:- obiectul sau procesul automatizat;- echipamentele de conducere automat.

Mrimile de intrare (intrrile sistemului automat) reprezintcauzele princare exteriorul afecteazinteriorul.

Mrimile de ieire(ieirile sistemului automat) exprimefectele cauzelor

exterioare i interioare prin care interiorul influeneaz sau informeazexteriorul. Mrimile de ieire trebuie sfie controlate de sistem.

7/26/2019 CAP. 1 AMC.pdf

2/6

AUTOMATIZAREA MAINILOR DE CONSTRUCIIIntroducere n studiul disciplinei Automatizarea mainilor de construcii

2

Sistem monovariabil sistem care are o singurintrare i o singurieire.Sistem multivariabil sistem care are mai multe intrri sau mai multe

ieiri.Sistemele pot fi reprezentate grafic prin scheme de principiu i prin

scheme bloc.Schema de principiu este o metod de reprezentare a sistemelor fizice,utiliznd norme i simboluri care aparin domeniului sistemului fizic.Exprimarea schemei de principiu trebuie s permit nelegerea funcionriisistemului fizic. Componentele schemei de principiu trebuie s fie ntr-o formcorespunztoare analizei, sintezei i testrii sistemelor.

Schema bloc este o reprezentare grafica relaiilor matematice existententre variabilele ce caracterizeaz un sistem. O schem bloc reprezint relaiacauz-efect ntre intrarea i ieirea unui sistem. Schema bloc exprim sistemulabstract i constdin blocuri operaionale unidirecionale.

1.2. Metode i principii folosite n automatizri

Metodele care pot fi utilizate pentru studiul sistemelor de conducereautomata proceselor sunt urmtoarele:

- metoda renunrii;- metoda experimental;- metoda analitic;

-

metoda sistemic.

a) Metoda renunrii. Conform acestei metode se renun parial itemporar la cunoatere n scopul desvririi cunoaterii. Se bazeaz peconceptul de cutie neagr, cu una sau mai multe intrrixicare se modificntimp i se obine o ieirexesau mai multe, care se modificn timp (fig. 1.1).

Sistem monovariabil Sistem multivariabil

Fig. 1.1.

xi2(t)

xin(t) xem(t)

xi1(t) xe1(t)

xi(t) xe(t)

xi(t) xe(t)Cutie

neagr

f

f

xe2(t)

7/26/2019 CAP. 1 AMC.pdf

3/6

AUTOMATIZAREA MAINILOR DE CONSTRUCIIIntroducere n studiul disciplinei Automatizarea mainilor de construcii

3

Funcia f stabilete o legtur ntre mrimea de intrare i mrimea deieire, xe(t)=f[xi(t)] i poate fi o funcie logic, algebric, diferenial saucomplex.

Metoda renunrii se aplic nu numai la definirea cutiei negre, ci i la

definirea semnalelor de intrare n sistemul automat i a semnalelor de ieire dinsistemul automat (fig. 1.2).

Fig. 1.2.

Prin tratarea unui semnal continuu ca un semnal logic dependent devalorile stabilite pentru pragurile de comutare ntre 0 logic i 1 logic se

pierde o mare cantitate de informaie coninut n primul tip de semnal, nsse

deschid noi posibiliti de valorificare a informaiei, conform cerinelor deautomatizare a procesului.

Prin eantionarea unui semnal continuu se pierde informaia coninutdesemnal ntre momentele eantionrii, deci se renun n mod intenionat la o

parte din informaie, dar se creeaz astfel posibilitatea conversiei analog-numerice a eantioanelor extrase. Informaiile achiziionate din proces suntastfel codificate binar i se deschide posibilitatea utilizrii echipamentelornumerice de automatizare. Acestea permit reglarea numeric, achiziia de date,stocarea datelor, transmisia la distan a informaiei, realizarea de sisteme de

conducere automatierarhizate i distribuite, sisteme expert, sisteme inteligente,etc. Renunarea parial i temporar la cunoatere prin eantionare deschide

t

xi(t)xe(t)

Semnal continuu (analogic)

t

xi(t)xe(t)

Semnal eantionatt erioada de e antionare

t

0t

xi(t)xe(t)

Semnal logic

1

7/26/2019 CAP. 1 AMC.pdf

4/6

AUTOMATIZAREA MAINILOR DE CONSTRUCIIIntroducere n studiul disciplinei Automatizarea mainilor de construcii

4

posibilitatea desvririi cunoaterii prin funciile complexe pe care le permitechipamentele numerice.

Corespunztor celor trei tipuri de semnale amintite mai sus, se deosebesctrei tipuri de sisteme automate:

sisteme automate continue; sisteme automate discrete logice; sisteme automate discrete cu eantionare.

b) Metoda experimentalse bazeazpe efectuarea de msurri:- pe teren la faa locului;- pe modele pentru determinarea funcieifi a mrimii de ieirexe.

Pentru ca experimentele s fie comparabile, s-au stabilit semnaletipizate care se pot aplica la intrarea sistemelor studiate:

-

semnal treaptunitar;- semnal impuls Dirac;- semnal ramp;- semnal sinusoidal;- semnal triunghiular;- semnal trapezoidal.- semnale numerice sub formde coduri.

c) Metoda analitic. Se presupune c sistemul se poate descompune

n pri componente tipice, se studiaz fiecare subsistem i apoi sereconstituie sistemul iniial.

Aplicarea metodei analitice la sistemele continue impune posibilitateaaplicriiprincipiului superpoziiei, adicntr-o exprimare sinteticefectul sumeieste egal cu suma efectelor.

Sistemele n care se aplic principiul superpoziiei se numesc sistemeliniare. Principiul superpoziiei afirmc rspunsul sistemului la intrri aditiveeste egal cu suma rspunsurilor la fiecare intrare n parte.

Figura 1.3 ilustreazprincipiul superpoziiei.

Fig. 1.3.

x1(x2=0)

y2

y1

x2(x1=0)

y = y1+y2

x1y

x2

7/26/2019 CAP. 1 AMC.pdf

5/6

AUTOMATIZAREA MAINILOR DE CONSTRUCIIIntroducere n studiul disciplinei Automatizarea mainilor de construcii

5

d) Metoda sistemic presupune aplicarea primelor trei metode, astfel

nct sse punn evidenanumite structuri, elemente i variabile de stare.Legat de metoda sistemic, se evideniaz conceptul de legtur

invers, reacie, sau feedback, un concept de bazn automatic(fig. 1.4).

Fig. 1.4.

Reacia sau legtura invers(de la ieire la intrare) poate fi de tip negativ,atunci cnd ieirea se opune aciunii intrrii, sau de tip pozitiv, atunci cndieirea se aduncu intrarea.

Experimental s-a constatat cieirea mai depinde i destareasistemului.Spre exemplu, la un automobil (considerat ca un sistem), este necesarluarea nconsideraie a vitezei de rulare (fig. 1.5) sau a gradului de uzur alautomobilului, care sunt mrimi de stareale sistemului automobil.

Fig. 1.5

n general, mrimile de stare caracterizeaz acumulrile de energie, demas, de defeciuni, etc.

1.3. Problemele automatizrii mainilor de construcii

Se considersistemul monovariabil din figura 1.6.Principalele probleme care se pot ridica la un sistem automat sunt analiza,

sinteza i testarea.a) Analiza const n determinarea semnalului de ieire xe(t) (rspunsul

sistemului automat) atunci cnd se aplic la intrare un anumit semnal xi(t).Problema analizei se poate exprima astfel: xi(t), f(t) xe(t)Sistemul automat este realizat fizic, deci se cunoate funcia f, iar semnalul

aplicat la intrarea sistemului este un semnal de test utilizat n automatic. Se

Deplasareape osea

xi[ l ]

Consumul decombustibil

viteza

v [km/h]xe[m]

yr

yx

7/26/2019 CAP. 1 AMC.pdf

6/6

AUTOMATIZAREA MAINILOR DE CONSTRUCIIIntroducere n studiul disciplinei Automatizarea mainilor de construcii

6

nregistreaz variaiile n timp ale mrimii de ieire i se calculeazperformanele sistemului automat.

Fig. 1.6

b) Sinteza const n determinarea structurii sistemului fizic iimplementarea lui, atunci cnd se cunosc intrareaxi(t)i ieireaxe(t). Problemasintezei se poate exprima astfel: xi(t), xe(t) f(t)

Sistemul automat trebuie proiectat, adic se determin funcia care facelegtura ntre intrare i ieire. Mrimea de ieire se impune prin tema de

proiectare a sistemului, fiind cunoscute variaiile n timp posibile pentrumrimea de intrare.

c) Testarea const n determinarea mrimii de intrare xi(t) care trebuie

aplicat sistemului automat pentru a se obine o ieire xe(t) cunoscut. Deci sepoate scrie: f(t), xe(t) xi(t)

Sistemul automat a fost proiectat i este realizat fizic i se testeaz nvederea punerii n funciune, sau se testeaz periodic pe durata exploatrii.Metoda de testare constn aplicarea unor intrri tip care permit evidenierea ilocalizarea defectelor.

Observaie: analiza i testarea se pot efectua i pe modelul sistemuluiimplementat pe calculator.

xi(t) xe(t)

xi(t) xe(t)Cutieneagr

f

xe(t)=f[xi(t)]