preskoči na sadržaj
Alenka Šimić

AUTOMATIKA

2. lipnja 2023.

Alenka Šimić

Osnove upravljačke tehnike                                                                               (B.8.4.)

Izrada pokretanje i upravljanje robotom                                                              (B.8.4.)

Učenik:

-opisuje automatske sustave i područja automatizacije -opisuje razliku upravljanja sustavom s povratnom vezom i bez povratne veze -opisuje tehničke značajke, primjenu i vrste robota u području automatizacije -opisuje ulogu računala u automatskom sustavu -obrazlaže ekonomske i društvene utjecaje primjene automatskih sustava -izrađuje model automatizirane tvorevine s povratnom vezom

-navodi područja automatizacije -navodi vrste robota -uz stalno vodstvo sastavlja jednostavan model neautomatizirane tvorevine

-objašnjava ulogu automatizacije -opisuje razliku upravljanja s povratnom vezom i bez povratne veze -prepoznaje i opisuje sklopove robota -sastavlja jednostavan model neautomatizirane tvorevine

-opisuje razliku između neautomatskih i automatskih sustava -daje primjer sustava s povratom vezom i bez povratne veze -sastavlja model automatizirane tvorevine bez povratne veze

Objašnjava primjenu automatike s tehničkoga, ekonomskog i društvenog stajališta -sastavlja model automatizirane tvorevine s povratnom vezom.

Automatska regulacija po definiciji je automatsko održavanje željenog stanja nekog procesa ili mijenjanje tog stanja po određenom zakonu, bez obzira na djelovanje vanjskih i unutarnjih poremećaja. To se postiže pomoću povratne veze, koja omogućava usporedbu izmjerene vrijednosti neke veličine reguliranog procesa sa njenom željenom vrijednosti (referencijom), te se na temelju razlike tih dviju veličina odlučuje kako proces usmjeriti.

Automatizacija je proces kojim se nešto pravi automatskim, a također je stanje koje je rezultat tog istog procesa. Automatizacija je nastavak procesa mehanizacije, zato jer se automatskim može učiniti samo onaj proces koji je u dovoljnoj mjeri mehaniziran. Automatizacija u širem smislu obuhvaća sve mjere i procese kojima se smanjuje udio ljudskog rada, opažanja i odlučivanja.

Upravljanje je postupak pri kojem jedna ili više ulaznih veličina utječu na jednu ili više izlaznih veličina nekog procesa prema zakonitostima svojstvenim upravljanom procesu. Pri tom se upravljanje odvija u „otvorenom krugu“ (open loop control). To znači da, za razliku od regulacije, kod upravljanja nema povratne veze koja će omogučiti usporedbu željene i stvarne vrijednosti, niti će se proces usmjeravati na temelju njihove razlike. Stoga nema mogućnosti popravljanja upravljačke odluke na temelju promatranja odvijanja procesa. Skica sheme upravljanja dana je na slici 1.2.

Vođenje procesa općenitiji je pojam koji obuhvaća i upravljanje i regulaciju. U pravilu je povezan uz upravljanje i regulaciju složenijih sustava pomoću računala.

Prethodno je iskazano da se sustav automatske regulacije, dakle sustav s povratnom vezom, smatra najvažnijim oblikom osnovnog sustava za kibernetiku i za automatizaciju. Može se postaviti logično pitanje, što je to tako značajno kod povratne veze? Odnosno, koje su to dobrobiti koje može donijeti regulacija nekog procesa?  Povratna veza omogućuje slijedeća zadivljujuća svojstva: - Proces može postati neosjetljiv na vanjske poremećaje i promjene vlastitih svojstava. - Proces koji je sastavljen od lošijih sastavnica može davati dobre rezultate. - Proces koji je nestabilan može postati stabilan. - Može se stvoriti neko poželjno ponašanje procesa koje nije moguće bez povratne veze.

Osnovni nedostatak povratne veze jest što proces njenim djelovanjem može postati nestabilan, oscilirajući, što je gotovo uvijek neprihvatljivo ponašanje. Stoga je primarni zadatak prilikom primjene regulacije osigurati stabilnost sustava.

Pojam koji vjerojatno najviše obilježava automatizaciju upravo je povratna veza. Povratna veza povezuje se s izrazom regulacija (njem. regelung, engl. feedback control  ili closed-loop control). Koristi se također izraz upravljanje u zatvorenoj petlji ili zatvorenom krugu, što jasno predočava fizičku realizaciju regulacije nekog sustava. Regulirana veličina sustava mjeri se i uspoređuje sa željenom vrijednošću, te se na temelju te razlike sustav prisiljava da promijeni svoje stanje, kako bi regulirana veličina poprimila željeni iznos. Važno je dodati da je povratna veza u pravilu negativna. Time se sustav prisiljava da promijeni svoje stanje u „dobrom“ smjeru.

 

Osnove upravljačke tehnike  

Od samoga početka civilizacije javlja se potreba za strojevima i uređajima koji zamjenjuje ljudski rad. Prva industrijska revolucija početak je mehanizacije. Umni rad se u drugoj industrijskoj revoluciji također počinje zamjenjivati strojevima (informacijski strojevi-automati), te čovjek ne upravlja više izravno procesom proizvodnje.

Kibernetika je znanost o općim zakonitostima procesa vođenja, reguliranja, dobivanja, pohranjivanja, pretvorbe i prijenosa informacija u sustavima, neovisno o njihovoj fizikalnoj prirodi.

Automatska regulacija jedan je od brojnih ogranaka kibernetike, no sustav s povratnom vezom smatra se najvažnijim oblikom osnovnog sustava za kibernetiku i za automatizaciju.

Potrebno je naglasiti da sustav s povratnom vezom nije nužno tehnički, nego je svojstven i biološkim, ekonomskim, socijalnim, političkim, psihološkim, i inim sustavima. Dakle regulacija nije samo postupak u tehnici, nego prije svega je prirodni zakon.

Sustav-kombinacija dijelova koja ostvaruje ulogu, a koja se ne bi mogla ostvariti pojedinačno.

Signal-promjenjiva fizikalna veličina sa vremenom.

Proces-više aktivnosti pri kojima se ulazne vrijednosti mijenjaju u izlazne, pod određenim ograničenjima  i uvjetima.

Vođenje procesa općeniti je pojam koji obuhvaća i upravljanje i regulaciju. U pravilu je povezan uz upravljanje i regulaciju složenijih sustava pomoću računala.

Najjednostavniji primjer automatizacije zove se upravljanje. Ono se odvija u otvorenom lancu, i to unaprijed, tako da signal putuje od ulaza k izlazu. Automat je uređaj koji obavlja rad prema čovjekovoj ideji ali u potpunosti samostalno. Primjer-u stroju za pranje rublja na ulazu u proces nalazi programator, tj. valjak koji se vrti i svojim izdancima uključuje i isključuje el. prekidače. ( programator je danas zamijenjen mikroračunalom) Također- i regulacija temperature u zatvorenom upravljačkom krugu kod glačala.

Regulacija se, za razliku od upravljanja, odvija u regulacijskoj petlji i unatrag, a to znači da izlaz procesa djeluje preko povratne veze na ulaz. Na primjer, da bi se u hladnjaku održala stalna temperatura komore, ugrađen je bimetalni prekidač. Također i termometar u funkciji kod centralnog grijanja.

Povratna veza služi da se regulirana veličina sustava mjeri i uspoređuje sa željenom vrijednošću, te se na temelju te razlike sustav prisiljava da promijeni svoje stanje. (regulirana veličina poprima željeni iznos.) Budući da je povratna veza u pravilu negativna, sustav se prisiljava da promijeni svoje stanje u „dobrom“ smjeru.

Povratna veza omogućuje da proces bude neosjetljiv na vanjske poremećaje i promjene vlastitih svojstava, može davati dobre rezultate unatoč lošijim karakteristikama, ako je nestabilan može postati stabilan. Bez povratne veze ne bi bilo moguće stvoriti poželjno ponašanje nekih procesa.