Otwórz menu główne
Sterownia elektrowni w Drax (Wielka Brytania)

Automatyka – dziedzina techniki i nauki zajmująca się zagadnieniami sterowania różnorodnymi procesami, głównie technologicznymi i przemysłowymi (zwykle bez udziału lub z ograniczonym udziałem człowieka).

Automatyki nie należy utożsamiać z automatyzacją, czyli metodami i środkami służącymi do wyeliminowania lub ograniczenia udziału człowieka w różnych czynnościach. Do automatyzacji może się przyczynić nie tylko automatyka, ale i mechanizacja, robotyka, czy technika informatyczna.

Perspektywa historycznaEdytuj

Osobny artykuł: Historia automatyki.

Historia automatyki może być podzielona na następujące okresy: wczesny okres (do 1900), okres przedklasyczny (1900–1940), okres klasyczny (1935–1960) i okres nowoczesny (po 1955). 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 nieznane. Z czasem wypracowano szereg klasycznych metod projektowania układów regulacji, które od około 1960 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.

TerminologiaEdytuj

Słowa automatyka używa się, mówiąc zarówno o opartej na matematyce teorii sterowania, jak i mając na myśli praktyczne zastosowanie urządzeń służących do pomiarów, kontroli (monitoringu, sygnalizacji) i sterowania (regulacji, uruchomiania blokad i zabezpieczeń).

Charakterystyka dyscyplinyEdytuj

Teoria sterowaniaEdytuj

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 sterowania poprzez wprowadzenie regulatora sterującego danym obiektem lub procesem tak, by ten zachowywał się w pożądany sposób.

Do kluczowych koncepcji w teorii sterowania należą: 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 uwypuklaniu 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).

Stosowane 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 automatykiEdytuj

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.

ZastosowaniaEdytuj

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

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

Dziedziny pokrewneEdytuj

Dziedziny pokrewne do automatyki to:

Zobacz teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

  1. N.A. Kheir, K.J. Åström i inni. Control Systems Engineering Education. „Automatica”. 32 (2), s. 147–166, 1996. Pergamon. 
  2. Haruo Takatsu, Toshiaki Itoh. Future needs for control theory in industry – report of the control technology survey in Japanese industry. „IEEE Transactions on Control Systems Technology”. 7 (3), s. 298–305, 1999. Pergamon. 

Linki zewnętrzneEdytuj