ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

§ 1.1. АВТОМАТИЗАЦИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ

Устройство, агрегат, машина и вообще какая-нибудь система называются автоматическими, если они выполняют свои основные функции без непосредственного участия человека. Автоматические устройства иногда для краткости называются просто автоматами.

Внедрение автоматически действующих устройств в тот или иной процесс (производственный процесс, процесс управления оружием и др.) называется автоматизацией.

Понятие автоматизации тесно связано с понятием механизации. Сущность механизации заключается во внедрении машин в производственные и иные операции, связанные с затратами тяжелого физического труда человека. Механизация освобождает человека от выполнения тяжелой физической работы, сохраняя за ним функции управления работой машин и функции контроля за результатами этой работы.

При автоматизации функции управления и контроля также передаются машинам. За человеком остаются лишь функции наладки, настройки и общего наблюдения за работой машин.

Механизация представляет собой одну из технических предпосылок автоматизации: если какой-либо процесс автоматизирован, то обычно он, как правило, и механизирован (настолько, насколько это технически и экономически целесообразно).

В современной технике автоматические устройства получили исключительно широкое распространение. Объясняется это тем, что на определенном этапе развития техники для человека становится затруднительно или даже совсем невозможно быстро, точно и эффективно управлять работой созданных им машин. Физиологические возможности человека как управляющей системы ограничивают пути дальнейшего совершенствования технических устройств. В этих условиях эффективное использование производственных и других агрегатов, а также разработка новых высокопроизводительных установок становятся возможными лишь при передаче функций управления машинам. Кроме того, некоторые процессы в промышленности, на транспорте и в военном деле сопровождаются опасными для человека воздействиями химического, теплового, радиационного и другого характера и уже поэтому не могут управляться вручную.

Автоматизация таких процессов позволяет практически осуществлять целый ряд производств, средств сообщения, связи, нападения и защиты, которые без нее вообще были бы невозможны. Примером могут служить некоторые химические заводы, атомные электростанции и различные транспортные средства (локомотивы, самолеты, корабли, подводные лодки), снабженные двигателями, работающими на ядер-ном горючем.

Огромные успехи нашей страны в деле освоения космоса также неразрывно связаны с разработкой весьма совершенных автоматических устройств, управляющих без участия человека полетом ракет-носителей, спутников и космических кораблей.

Осуществление функций управления и контроля всегда связано с необходимостью выполнения целого ряда операций логического и вычислительного характера, принадлежащих к сфере умственной деятельности человека. Передавая решение указанных операций техническим устройствам, автоматизация тем самым облегчает умственный труд человека, освобождая его мозг для решения других, более важных и сложных задач.

Направление, связанное с автоматизацией процессов умственной деятельности человека, в настоящее время интенсивно разрабатывается. Достигнуты определенные успехи в автоматизации процессов всякого рода вычислений и процессов, связанных с учетом и планированием в народном хозяйстве. Автоматизировать можно процессы перевода с одного языка на другой, постановки диагноза заболевания, распознавания каких-либо геометрических образов. Поддаются автоматизации процессы, связанные с управлением боевыми действиями войск, народным хозяйством и т. д.

Народнохозяйственное значение автоматизации трудно переоценить. Автоматизация представляет собой высшую ступень развития машинного производства и позволяет добиться резкого увеличения производительности труда при одновременном улучшении качества производимой продукции. Вопросам электрификации, механизации и автоматизации народного хозяйства Партия и Правительство постоянно уделяли самое большое внимание на всех этапах хозяйственного строительства в нашей стране. Решающая роль автоматизации в деле построения материально-технической базы коммунизма неоднократно подчеркивалась в решениях пленумов и съездов КПСС.

В социалистическом обществе автоматизация имеет не только экономическое, но и большое социальное значение. При автоматизации коренным образом меняется характер труда, повышается культурно-технический уровень обслуживающего персонала и создаются реальные условия для стирания граней между умственным и физическим трудом.

В связи с появлением и развитием автоматических устройств возникла и новая отрасль науки и техники, занимающаяся их изучением, — автоматика.

Автоматика представляет собой прикладную научную дисципли-ЫУ, изучающую принципы построения и методы расчета автоматических систем (автоматической системой называется совокупность

технических устройств, выполняющих свои основные функции без непосредственного участия человека). Автоматика включает в себя теорию технических средств (элементов) автоматики и теорию автоматического управления.

Теория элементов автоматики занимается изучением принципов построения и методов расчета элементов автоматических систем (датчиков, усилителей, двигателей и т. д.). Предметом теории автоматического управления является изучение автоматических систем в целом.

Теория элементов автоматики и теория автоматического управления тесно связаны друг с другом единством целей и применяемых методов исследования. Нельзя правильно разобраться в принципе действия современных автоматических устройств и систем, не обладая познаниями в области технических средств автоматики. Точно так же нельзя грамотно спроектировать и рассчитать какой-либо элемент автоматической системы, не зная основных особенностей ее работы.

В настоящей книге изложены основы теории автоматического управления. Теория элементов автоматики излагается в специальных курсах [36, 53, 71, 29].