Automatyka

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Sterownia elektrowni w Drax (North Yorkshire, Wielka Brytania).

Automatyka – (ang. automatic control lub control engineering) dziedzina techniki i nauki, która zajmuje się zagadnieniami sterowania różnorodnymi procesami, głównie technologicznymi i przemysłowymi (zwykle bez udziału lub z ograniczonym udziałem człowieka).

Automatyki nie należy utożsamiać z automatyzacją (ang. automation) czyli metodami i środkami służącymi do wyeliminowania lub ograniczenia udziału człowieka w różnych czynnościach. Do automatyzacji może się przyczynić nie tylko automatyka ale i na przykład mechanizacja, robotyka lub odpowiednie wykorzystanie technologii informacyjnych.

Perspektywa historyczna[edytuj | edytuj kod]

Information icon.svg Osobny artykuł: Historia automatyki.

Historia automatyki może być podzielona na następujące okresy: wczesny okres (do 1900 roku), okres przedklasyczny (1900-1940), okres klasyczny (1935-1960) i okres nowoczesny (po 1955 roku). Urządzenia zawierające mechanizmy sterujące zdarzało się ludziom konstruować nawet w bardzo odległych czasach. Potrzeba konstruowania takich rozwiązań nasiliła się ogromnie wraz z nadejściem rewolucji przemysłowej i dalszym rozwojem techniki na początku XX wieku. Początkowo były to projekty wykonywane głównie w oparciu o doświadczenie i intuicję inżynierską z czasem jednak decydującego znaczenia nabrały analizy teoretyczne, które, choć zapoczątkowano już w XIX wieku, były wcześniej szerzej nie znane. Z czasem wypracowano szereg klasycznych metod projektowania układów regulacji, które od około 1960 roku były uzupełniane i częściowo wypierane przez nowoczesną teorię sterowania. Nieocenioną podporą matematycznej teorii stała się rozwijająca się równolegle technika komputerowa, na początku analogowa a następnie cyfrowa.

Terminologia[edytuj | edytuj kod]

Słowa automatyka używa się potocznie zarówno mówiąc o:

  • opartej na matematyce, teorii sterowania
  • jak i mając na myśli praktyczne wykorzystanie urządzeń służących do pomiarów, kontroli (monitoringu, sygnalizacji) i sterowania (regulacji, uruchomiania blokad i zabezpieczeń).

Charakterystyka dyscypliny[edytuj | edytuj kod]

Teoria sterowania[edytuj | edytuj kod]

Information icon.svg Osobny artykuł: Teoria sterowania.

Teoria sterowania to jedna z gałęzi cybernetyki, zajmuje się analizą i modelowaniem matematycznym obiektów i procesów różnej natury (np. chemicznych, cieplnych, mechanicznych, hydraulicznych, pneumatycznych, elektrycznych).

Stworzony model pozwala na syntezę układu regulacji poprzez wprowadzenie regulatora sterującego danym obiektem lub procesem tak, by ten zachowywał się w pożądany sposób.

Do kluczowych koncepcji w teorii sterowania należą takie pojęcia jak: układ dynamiczny, stabilność układu, sprzężenie zwrotne i kompensacja (korekcja) dynamiczna[1].

Tam gdzie uwaga kieruje się na dynamikę systemów teoria sterowania ma wiele obszarów wspólnych z teorią układów dynamicznych. Przy uwupuklaniu zagadnień związanych z sygnałami w układach teoria sterowania przechodzi w teorię sygnałów. W przypadku złożonych lub rozległych systemów teoria sterowania nabiera charakteru teorii systemów. Niektóre zagadnienia teoria sterowania współdzieli z badaniami operacyjnymi (np. zagadnienia optymalizacji) i teorią decyzji.

Współczesna teoria sterowania zaadaptowała też szereg metod sztucznej inteligencji (sieci neuronowe, logika rozmyta, algorytmy genetyczne, systemy ekspertowe).

Wykorzystywane są też metody numeryczne, środowiska obliczeniowe takie jak MATLAB (w tym jego pakiet narzędziowy Simulink) lub Mathcad oraz środowiska programistyczne takie jak LabVIEW.

Koncepcje teorii sterowania, które znajdują współcześnie zastosowanie w przemyśle można ująć w trzy grupy[2]:

a) grupa zagadnień związanych z zaawansowanymi metodami sterowania PID: I-PD i dwa stopnie swobody PID, odsprzęganie PID, kompensacja czasu martwego, harmonogramowanie wzmocnienia, automatyczne dostrajanie regulacji PID;

b) grupa metodyk wywodząca się z nowoczesnej teorii sterowania: regulacja LQG, obserwatory, filtr Kalmana, sterowanie predykcyjne (MPC), sterowanie adaptacyjne, sterowanie i analiza z normą H-nieskończoność, sterowanie powtarzalne, sterowanie ślizgowe, dokładna linearyzacja i sterowanie, sterowanie z optymalizacją;

c) grupa metodyk zaliczanych do metod sztucznej inteligencji w tym: sterowanie rozmyte, sterowanie oparte na regułach (systemy ekspertowe), sterowanie wykorzystujące sieci neuronowe.

Urządzenia i systemy automatyki[edytuj | edytuj kod]

Urządzenia automatyki zasadniczo zalicza się do jednej z trzech grup:

  • grupy urządzeń pomiarowych
  • grupy urządzeń sterujących (regulatorów, sterowników)
  • grupy urządzeń wykonawczych.

W praktycznych zastosowaniach automatyki wykorzystywane są różne urządzenia:

Taka różnorodność wykorzystywanych urządzeń rzutuje na wysoce interdyscyplinarny, systemowy charakter automatyki jako dyscypliny inżynierii.

Zastosowania[edytuj | edytuj kod]

Z uwagi na zastosowania automatyki mówi się m.in. o:

Obiekty sterowania w automatyce miewają różną wielkość i złożoność - mogą to być:

Dziedziny pokrewne[edytuj | edytuj kod]

Dziedziny pokrewne do automatyki to:

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. N. A. Kheir, K. J. Åström i inni: Control Sytems Engineering Education, Automatica, Vol. 32, No. 2, pp 147-166. Pergamon, 1996, s. 147-166.
  2. N. A. Haruo Takatsu and Toshiaki Itoh: Future Needs for Control Theory in Industry— Report of the Control Technology. Survey in Japanese Industry, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 7, No. 3, pp 298-305. Pergamon, 1999, s. 298-305.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]