Automatika
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, koja proučava samo informacione ili acikličke automatske sisteme, automatika proučava i cikličke i determinisane automatske sisteme (vidi Automatsko upravljanje).
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 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 (engleski: 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 funkcija sistema 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 i Bodeov kriterijum stabilnosti, kriterijum geometrijskog mjesta korjenova i slično.
- ↑ 1,0 1,1 „Systems & Control Engineering FAQ | Electrical Engineering and Computer Science” (en). Case Western Reserve University. 20. 11. 2015. Pristupljeno 27. 6. 2017.
- ↑ „Finite State Machines - Brilliant Math & Science Wiki”. brilliant.org. Pristupljeno 14. 4. 2018.
- 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) (English). Feedback control of dynamic systems (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, pp. 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, pp. 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, pp. 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, 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, 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, DOI:10.1080/00207170500241817.
