sterowanie
 
Encyklopedia PWN
sterowanie,
oddziaływanie mające na celu zapewnienie zachowania obiektu w żądany sposób lub w sposób zbliżony do żądanego albo realizację żądanego celu.
Układ dynamiczny, w którym można wymusić określone przebiegi procesu za pomocą oddziaływań sterujących jest nazywany obiektem sterowania; można ten obiekt opisać za pomocą współrz. jego stanu (np. współrz. ciśnienia i temperatury mogą opisywać układ termodynamiczny), parametrów (np. rezystancji) oraz struktury powiązań między elementami; na wejściu obiektu s. działają wielkości użyteczne i zakłócające, na wyjściu otrzymuje się sygnały sterowane. S. występuje w systemach biol. i jest stosowane w systemach techn. oraz ekon.; służy zarówno do realizacji funkcji operacyjnych (np. utrzymanie na stałym poziomie parametrów technol. — temperatury, ciśnienia, poziomu cieczy, lub też fizjol. — temperatury ciała, zawartości cukru w organizmie), jak i do zapewnienia właściwego rozwoju systemu (np. rozwój organizmu z zarodka wg planu zawartego w kodzie genetycznym, rozwój systemu ekon. wg założeń makroekon.). W systemach technicznych s. polega na oddziaływaniu na strumienie energii lub materiałów. Często stosowanym s. jest s. zdalne — oddziaływanie operatora na odległość na obiekt za pomocą odpowiednio zmodulowanej fali radiowej lub świetlnej (najczęściej z zakresu podczerwieni) mające na celu zachowanie tego obiektu w żądany sposób; realizacja s. zdalnego odbywa się przez nadajnik promieniowania, którym posługuje się operator, i czujnik (odbiornik) umieszczony w obiekcie i nastrojony na długość fali emitowanej przez nadajnik; prostym przykładem s. zdalnego jest s. telewizora, magnetowidu lub radia za pomocą popularnego urządzenia zw. pilotem. Rozróżnia się s. ręczne i automatyczne.
Sterowanie automatyczne, realizowane przez automatyczne urządzenie sterujące, którego sygnały wyjściowe (sygnały sterujące) oddziałują na obiekt (np. proces technol., położenie sterów samolotu lub statku); zespół funkcjonalny złożony z obiektu oraz urządzenia sterującego (np. odpowiednio zaprogramowanego komputera) tworzy układ sterowania; sygnały wyjściowe y obiektu sterowania są wielkościami sterowanymi, wejściowe zaś składają się z sygnałów sterujących x oraz z zakłóceń z utrudniających realizację s.; układ s. może być zamknięty (ze sprzężeniem zwrotnym) — jeśli sygnały wyjściowe obiektu y oddziałują zwrotnie na urządzenie sterujące (np. układ regulacji ciśnienia w zbiorniku), lub otwarty — jeśli urządzenie sterujące nie korzysta z bieżących informacji o sygnałach sterowanych y, a wpływ na wielkość sterowaną odbywa się wg programu określonego przez sygnał zadany xo (np. układ zdalnego sterowania silnikiem okrętowym); ze względu na wykonywane zadanie rozróżnia się: układy stabilizujące (układy regulacji stałowartościowej, ich zadaniem jest utrzymanie pewnej wielkości na stałym poziomie), programowe (układy regulacji programowej, wartości sygnałów wejściowych zmieniają się wg określonego programu), nadążne (inaczej układy śledzące, np. układ s. ogniem artylerii przeciwlotn. wg wskazań radaru, także serwomechanizm), układy realizujące s. automatyczne optymalne, układy s. sekwencyjnego oraz układy s. adaptacyjne. W zależności od tego, przez jaki układ s. jest realizowane, nosi ono odpowiednią nazwę; s. optymalne polega na ukształtowaniu przebiegu sygnału sterującego, który maksymalizuje lub minimalizuje wartość funkcji celu charakteryzującą np. wydajność produkcji, zysk, zużycie paliwa itp., przy spełnianiu pewnych ograniczeń (np. mocy, ograniczonych zasobów finansowych i materiałowych); s. automatyczne sekwencyjne, bardzo rozpowszechnione w praktce, polega na wykonywaniu pewnej sekwencji operacji w ustalonym porządku, kolejne operacje wykonywane przez układ s. mogą być inicjowane i kończone w określonych z góry chwilach czasu albo w chwilach wyznaczonych przez zachodzące w sterowanym obiekcie zdarzenia (np. s. w pralce automatycznej operacje: nabierania wody, prania, opróżniania bębna itp.); s. adaptacyjne jest kształtowane w zależności od warunków, w jakich działa obiekt s.; może ono realizować cele s. nawet przy dużych zmianach tych warunków. Ze względu na sposób działania elementów układu sterowanie rozróznia się s. ciągłe i s. dyskretne (zmiany sygnałów występują tylko w określonych odstępach czasu). Rodzajem s. sekwencyjnego jest s. numeryczne (NC, ang. Numerical Control), w którym przebiegiem realizowanego ciągu operacji technol., np. wiercenia, toczenia, cięcia, steruje z góry przygotowany program; kolejne instrukcje programu określają numeryczne parametry operacji, takie jak kierunek i szybkość ruchu narzędzia, pozycję końcową lub szybkość cięcia; sterowane numerycznie obrabiarki i roboty przem. są najważniejszymi elementami elastycznych systemów produkcji.
W przypadku s. złożonymi procesami technol. lub gosp., s. podlegają całe kompleksy obiektów, z których każdy jest sterowany indywidualnie (np. stabilizacyjnie, programowo), a dodatkowo całość — w sposób umożliwiający realizację wyznaczonego celu. Układ s. złożonym procesem ma strukturę wielowarstwową, w której — w najniższej warstwie — znajdują się regulatory poszczególnych, indywidualnie sterowanych obiektów, a w wyższych warstwach są usytuowane nadrzędne układy sterujące, uzyskujące informacje z warstw niższych i (na podstawie tych informacji i in. przesłanek) oddziałujące na regulatory niższych warstw (np. dyktując im wartości zadane), w taki sposób aby osiągnąć cel s.; wielowarstwowe s. złożonymi procesami nosi nazwę s. hierarchicznego. Naukowym oprac. s. zajmuje się teoria s., która wymaga zastosowania skomplikowanego aparatu matematycznego.
Bibliografia
T. Kaczorek Teoria Sterowania i Systemów, Warszawa 1999.
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia