Типовые элементы систем автоматического управления: комплексный анализ структуры, принципов и эволюции

Современный мир, стремительно усложняясь, всё сильнее полагается на автоматизацию. От производственных линий до космических аппаратов, от бытовой техники до сложных медицинских систем — везде, где требуется точность, скорость и надёжность, на первый план выходят системы автоматического управления (САУ). Эти интеллектуальные механизмы, способные действовать без непосредственного участия человека, стали неотъемлемой частью нашей технологической цивилизации, значительно повышая эффективность, безопасность и качество жизни. Без них невозможно представить ни одну из ключевых отраслей: от энергетики и металлургии до телекоммуникаций и робототехники.

Цель настоящего реферата — провести детальное исследование и систематизацию информации о типовых элементах САУ. Мы рассмотрим их структуру, принципы работы, классификацию и эволюцию, чтобы сформировать глубокое понимание того, как эти компоненты взаимодействуют, создавая сложные и надёжные автоматизированные системы. Работа будет построена таким образом, чтобы дать исчерпывающий ответ на ключевые вопросы, касающиеся функционирования, развития и перспектив типовых элементов САУ, что послужит прочной академической основой для студентов технических специальностей.

Мы начнем с осмысления базовых понятий и принципов, лежащих в основе любой САУ, затем перейдем к подробному анализу её составляющих — от датчиков до исполнительных механизмов, от релейных схем до микропроцессорных комплексов. Особое внимание будет уделено эволюционным процессам, изменившим лицо автоматики, а также актуальным тенденциям, таким как развитие адаптивных и отказоустойчивых систем.

Основы систем автоматического управления: понятия, принципы и типовая структура

Что такое система автоматического управления (САУ)?

В своей сути, система автоматического управления (САУ) — это сложная динамическая система, созданная для поддержания определённых функциональных взаимосвязей между различными величинами, описывающими её поведение. Её задача — непрерывно сравнивать текущее состояние с желаемым и, на основе обнаруженных расхождений (ошибок), генерировать управляющие воздействия, используя для этого источники энергии. Ключевое отличие САУ от автоматизированных систем управления (АСУ) заключается в том, что САУ функционирует без непосредственного участия человека, тогда как в АСУ часть операций всё же требует человеческого вмешательства, поэтому понимание этой разницы критично для проектирования эффективных решений.

Центральными элементами любой САУ являются объект управления — тот процесс, устройство или среда, на которые направлено воздействие, и управляющее устройство — совокупность аппаратных и программных средств, формирующих управляющие сигналы. Цель их взаимодействия — достижение заданных параметров работы объекта в условиях внешних и внутренних возмущений.

Фундаментальные принципы управления

Для эффективного согласования заданного алгоритма функционирования с фактическим состоянием системы в САУ применяются несколько основополагающих принципов управления. Каждый из них имеет свои особенности и области применения, формируя фундамент для построения систем различной сложности:

• Управление по задающему воздействию (принцип разомкнутого управления). Это наиболее простой принцип, при котором управляющий сигнал формируется исключительно на основе заданного воздействия, без какого-либо учёта текущего состояния объекта управления. Такие системы не корректируют свою работу при изменении выходного сигнала или при возникновении возмущений. Их применение ограничено объектами с высокой стабильностью и предсказуемым поведением, где внешние помехи минимальны.
• Управление путём компенсации возмущения. В этом случае управляющий сигнал формируется не только по задающему воздействию, но и с учётом измеряемых возмущающих воздействий. Если можно измерить помеху до того, как она повлияет на объект, то можно заранее сгенерировать корректирующий сигнал, чтобы её скомпенсировать. Это повышает точность управления, но требует наличия датчиков возмущений.
• Управление с учётом обратной связи. Этот принцип является краеугольным камнем большинства современных САУ. Управляющий сигнал формируется на основе информации о фактическом выходном сигнале системы, который непрерывно сравнивается с заданным значением. Разница между ними (сигнал ошибки) используется для корректировки управляющего воздействия, что позволяет системе автоматически адаптироваться к изменениям и компенсировать неточности. Обратная связь может быть отрицательной (стабилизирующей) или положительной (усиливающей, но чаще дестабилизирующей).
• Комбинированное управление. Этот принцип объединяет преимущества управления по задающему воздействию и управления с обратной связью. Часть управляющего сигнала формируется по заданию (предупреждающее воздействие), а часть — по сигналу рассогласования (корректирующее воздействие), что позволяет сочетать быстродействие разомкнутых систем с точностью и устойчивостью систем с обратной связью.

Типовая структурная схема САУ

Для визуализации и анализа принципов работы САУ используется типовая структурная схема, представляющая собой совокупность функциональных блоков, каждый из которых выполняет определённую роль:

1. Задающий элемент (ЗЭ): формирует эталонное (заданное) значение регулируемой величины, которое является целью управления.
2. Элемент сравнения (ЭС): сравнивает задающее воздействие с измеренным значением регулируемой величины и формирует сигнал рассогласования (ошибки), который поступает на регулятор.
3. Корректирующий элемент (КЭ) / Регулятор: обрабатывает сигнал ошибки в соответствии с заданным алгоритмом управления (например, ПИД-регулятор), формируя управляющий сигнал для исполнительного механизма. Он может включать дифференцирующие и интегрирующие звенья.
4. Усилительный элемент (УЭ): увеличивает мощность управляющего сигнала, формируемого регулятором, до уровня, достаточного для приведения в действие исполнительного механизма.
5. Исполнительный элемент (ИЭ) / Исполнительный механизм (ИМ): преобразует электрический, пневматический или гидравлический сигнал в механическое перемещение или другое физическое воздействие, которое воздействует на регулирующий орган. Примеры: электродвигатели, клапаны, заслонки, насосы.
6. Регулирующий орган (РО): часть объекта управления, непосредственно изменяющая технологический параметр (например, задвижка, изменяющая расход жидкости, или нагревательный элемент, меняющий температуру).
7. Объект регулирования (ОР): технологический процесс, аппарат или машина, параметры которого подлежат автоматическому управлению.
8. Измерительный элемент (ИЭ): датчик, который измеряет фактическое значение регулируемой величины объекта и преобразует его в сигнал, понятный для элемента сравнения.
9. Главная обратная связь (ГОС): канал, по которому измеренное значение регулируемой величины объекта передается на элемент сравнения.
10. Местная обратная связь (МОС): иногда используется для стабилизации работы отдельных звеньев внутри контура управления.

Взаимосвязь этих элементов образует замкнутый контур, по которому информация и энергия циркулируют, обеспечивая непрерывную корректировку работы системы.

Классификация САУ

Многообразие задач и объектов управления привело к появлению различных классификаций САУ, позволяющих систематизировать их по ключевым признакам:

• По цели управления:
  • Стабилизирующие системы: поддерживают регулируемую величину на заданном, постоянном уровне, компенсируя возмущения. Пример: термостат, поддерживающий постоянную температуру.
  • Программные системы: изменяют регулируемую величину по заранее заданной временной программе или функции. Пример: станок с ЧПУ, выполняющий последовательность операций.
  • Следящие системы: обеспечивают изменение выходного сигнала в зависимости от неизвестного, переменного входного сигнала. Пример: система наведения антенны на движущийся объект.
• По виду элементов:
  • Линейные САУ: описываются линейными дифференциальными уравнениями, их поведение подчиняется принципу суперпозиции.
  • Нелинейные САУ: содержат хотя бы один нелинейный элемент, что усложняет их анализ и синтез.
• По характеру действия:
  • Непрерывные САУ: все сигналы в системе изменяются непрерывно во времени.
  • Дискретные САУ: сигналы изменяются не непрерывно, а в определённые моменты времени. Подразделяются на:
    • Релейные САУ: используют релейные элементы, которые имеют только два (или несколько) дискретных состояния («включено/выключено»).
    • Импульсные САУ: обрабатывают информацию в виде импульсов.
    • Цифровые САУ: используют цифровые контроллеры и ЭВМ, где сигналы представлены в цифровом коде.
  • По иерархическому признаку:
    • Одноуровневые САУ: все элементы системы находятся на одном уровне управления.
    • Многоуровневые САУ: включают несколько уровней управления (например, локальные регуляторы на нижнем уровне и координирующий контроллер на верхнем).

Эти классификации помогают глубже понять специфику каждой системы и выбрать оптимальные подходы к её проектированию и эксплуатации.

Классификация и характеристики типовых элементов САУ: глубокий обзор

Эффективность и надёжность любой системы автоматического управления напрямую зависят от функциональности и слаженности работы её составных частей. Эти части, или типовые элементы, выполняют специфические задачи, обеспечивая комплексное функционирование САУ. Рассмотрим их детально, углубляясь в принципы действия и ключевые характеристики.

Чувствительные элементы (датчики)

Чувствительные элементы, более известные как датчики, являются «органами чувств» САУ. Их основная задача — измерять различные физические величины, характеризующие состояние объекта управления или окружающей среды (задающее воздействие, выходная величина, возмущающее воздействие), и преобразовывать их в электрические сигналы, понятные для дальнейшей обработки.

Классификация датчиков чрезвычайно широка, поскольку они должны реагировать на множество разнообразных физических параметров. Среди наиболее распространённых типов можно выделить:

• Датчики температуры:
  • Термопары: используют эффект Зеебека (термоэлектрический эффект), создавая ЭДС, пропорциональную разности температур между двумя спаями разнородных проводников.
  • Терморезисторы: изменяют своё электрическое сопротивление в зависимости от температуры. Могут быть с положительным (РТС) или отрицательным (NTC) температурным коэффициентом.
  • Инфракрасные датчики: измеряют температуру бесконтактно, регистрируя интенсивность теплового (инфракрасного) излучения объекта.
• Датчики давления: преобразуют механическое деформирование чувствительного элемента (мембраны, сильфона, трубки Бурдона) под воздействием давления в электрический сигнал.
• Датчики уровня: определяют высоту заполнения ёмкости жидкостью или сыпучим материалом. Бывают поплавковые, ультразвуковые, ёмкостные, радарные.
• Датчики расхода: измеряют объём или массу вещества, проходящего через сечение трубопровода в единицу времени. Примеры: электромагнитные, ультразвуковые, вихревые.
• Датчики положения: определяют линейное или угловое положение объекта. Включают индуктивные, ёмкостные, ультразвуковые, фотоэлектрические, магнитные датчики, а также энкодеры.
• Датчики скорости и ускорения: измеряют соответственно первую и вторую производные от положения по времени. Часто используются тахогенераторы для скорости и акселерометры для ускорения.

Каждый тип датчика обладает уникальным физическим принципом действия и набором характеристик, таких как диапазон измерений, точность, разрешающая способность, скорость реакции и помехоустойчивость, которые определяют его применимость в конкретной САУ.

Вычислительные устройства

Вычислительные устройства (ВУ) — это «мозг» САУ, ответственный за реализацию алгоритмов управления. В современных системах эта роль чаще всего отводится микроконтроллерам, программируемым логическим контроллерам (ПЛК) или специализированным компьютерам. Они принимают сигналы от датчиков, обрабатывают их в соответствии с заложенной программой (например, выполняют ПИД-регулирование, фильтрацию, логические операции), формируют управляющие сигналы для исполнительных элементов и обеспечивают взаимодействие с оператором. Их функционал и производительность будут подробно рассмотрены в разделе, посвящённом роли микропроцессоров.

Усилительные элементы

Усилительные элементы играют роль «мускулов» САУ, увеличивая мощность слабых управляющих сигналов, сформированных регулятором, до уровня, необходимого для эффективного воздействия на исполнительные механизмы. Это могут быть электрические усилители (например, операционные усилители, силовые транзисторные каскады), гидравлические или пневматические усилители, способные управлять мощными приводами. Без них слабые сигналы от датчиков и контроллеров просто не смогли бы привести в действие мощные исполнительные механизмы.

Исполнительные элементы (механизмы)

Исполнительные элементы (ИЭ), или исполнительные механизмы (ИМ), являются «руками» САУ, непосредственно воздействующими на объект управления. Они преобразуют управляющие сигналы (электрические, пневматические, гидравлические) в физическое воздействие — механическое перемещение, изменение потока, температуры и т.д.

Классификация исполнительных механизмов разнообразна:

• По назначению: для перемещения, для регулирования потока, для позиционирования.
• По типу управляемых элементов: клапаны, заслонки, насосы, двигатели.
• По виду осуществляемых перемещений: линейные (поршни, штоки) и вращательные (валы, оси).
• По роду применяемой энергии:
  • Электрические ИЭ: наиболее распространены. Включают электромагниты (для создания силы или момента), электромеханические муфты (для соединения/разъединения валов), а также различные виды электродвигателей (постоянного и переменного тока, шаговые, серводвигатели), которые обеспечивают вращательное или линейное движение.
  • Гидравлические ИЭ: используют энергию потока жидкости под давлением. Обладают высокой мощностью и точностью.
  • Пневматические ИЭ: работают на сжатом воздухе. Отличаются простотой, надёжностью и безопасностью, особенно во взрывоопасных средах.

ИЭ могут быть также разделены на силовые (создают силу или момент, например, электродвигатели, электромагниты) и параметрические (изменяют параметры объекта, например, регулирующие клапаны, меняющие сопротивление потоку).

Коммутационные элементы

Коммутационные элементы — это «выключатели» и «переключатели» САУ, предназначенные для замыкания, размыкания и переключения электрических цепей. Они обеспечивают логику работы системы, управляя подачей питания на различные элементы.

Их можно разделить на:

• Элементы ручного управления: кнопки, переключатели, командоконтроллеры, которые требуют непосредственного участия человека.
• Элементы автоматического управления: срабатывают под воздействием электрических сигналов или других физических факторов.

Коммутационные элементы также подразделяются по типу цепей, в которых они используются:

• Для коммутации силовых цепей: предназначены для работы с высокими токами и напряжениями, питающими мощные потребители (двигатели, нагреватели). К ним относятся электромагнитные контакторы и силовые реле.
• Для коммутации цепей управления: работают с низкими токами и напряжениями, передавая логические сигналы между элементами управления (кнопки, сигнальные реле).

В релейно-контакторных системах основными аппаратами являются:

• Электромагнитные контакторы: мощные переключающие устройства, управляемые электромагнитом.
• Различные реле:
  • Реле тока: срабатывают при превышении тока заданного значения.
  • Реле напряжения: срабатывают при изменении напряжения.
  • Реле времени: обеспечивают заданную задержку при срабатывании или отпускании контактов.
• Кнопочные посты: устройства ручного управления с кнопками «Пуск», «Стоп».
• Командоконтроллеры: многопозиционные переключатели для задания сложных последовательностей действий.

Защитные элементы: детальный анализ

Защитные элементы являются неотъемлемой частью любой САУ, обеспечивая её безопасность и надёжность, а также защиту обслуживающего персонала от электротравм и предотвращение аварийных ситуаций, таких как короткие замыкания, перегрузки или токи утечки.

К наиболее распространённым защитным автоматам относятся:

1. Устройство защитного отключения (УЗО):
   • Принцип действия: УЗО сравнивает токи в фазном и нейтральном проводниках. В нормальном режиме эти токи равны. При появлении тока утечки (например, при контакте человека с токоведущей частью или повреждении изоляции), часть тока начинает протекать по непредусмотренному пути (через тело человека или землю), создавая разницу между токами в фазном и нейтральном проводниках. При превышении этой разницей определённого порогового значения УЗО мгновенно размыкает цепь.
   • Защитные функции: УЗО снимает напряжение при утечке тока опасной величины, тем самым защищая человека от поражения электрическим током и предотвращая возгорания, вызванные неисправностями изоляции.
   • Ограничения: Важно понимать, что УЗО защищает только от токов утечки. Оно не защищает от короткого замыкания и перегрузки — для этого требуются автоматические выключатели.
   • Пороги срабатывания:
     • 10 мА или 30 мА: применяются для защиты человека от поражения электрическим током. Ток свыше 50 мА, воздействующий более 100 мс, считается опасным для человека, поэтому низкие пороги срабатывания УЗО критически важны. Например, УЗО на 10 мА устанавливаются для защиты отдельных розеток в ванных комнатах, где риск поражения током выше.
     • 100 мА или 300 мА: используются для защиты от возгораний в электрических сетях, где низкий порог мог бы привести к частым ложным срабатываниям (например, на вводе в здание).
2. Автоматический выключатель (АВ):
   • Принцип действия: Автоматический выключатель предназначен для ликвидации неисправностей, вызванных коротким замыканием или перегрузкой проводов. Он содержит два основных расцепителя:
     • Электромагнитный расцепитель: реагирует на короткое замыкание. При резком, многократном превышении номинального тока (мгновенно), электромагнитное поле притягивает сердечник, который механически размыкает контакты. Срабатывает очень быстро (менее 0,1 секунды).
     • Тепловой расцепитель: защищает от длительной перегрузки. Представляет собой биметаллическую пластину, которая нагревается при прохождении тока. При превышении номинального тока в течение длительного времени пластина изгибается и размыкает контакты. Время срабатывания зависит от степени перегрузки.
   • Время-токовые характеристики (ВТХ): определяют зависимость времени отключения АВ от величины протекающего тока и имеют буквенные обозначения, стандартизированные для различных типов нагрузок:
     • Категория B: срабатывают при превышении номинального тока в 3-5 раз. Используются для защиты цепей с активными нагрузками (освещение, нагреватели), где пусковые токи невелики.
     • Категория C: срабатывают при превышении номинального тока в 5-10 раз. Самый распространённый тип для защиты розеточных групп и цепей с умеренными пусковыми токами (двигатели небольшой мощности, трансформаторы).
     • Категория D: срабатывают при превышении номинального тока в 10-20 раз. Применяются для защиты цепей с высокими пусковыми токами (мощные двигатели, сварочное оборудование), где кратковременные перегрузки при пуске не должны приводить к отключению.
     • Существуют также категории K (8-12) и Z (2-3) для специализированных применений (индуктивные и электронные нагрузки соответственно).
3. Дифференциальный автомат (ДА):
   • Комплексная защита: Дифференциальный автомат представляет собой комбинацию УЗО и автоматического выключателя в одном корпусе. Он защищает одновременно от дифференциального тока (тока утечки), от перегрузки и от короткого замыкания. Это наиболее универсальное и эффективное средство защиты в бытовых и промышленных электрических сетях.

Корректирующие элементы: влияние на динамику САУ

Корректирующие элементы являются ключевыми для формирования требуемых статических и динамических свойств САУ. Их основная задача — изменять сигнал ошибки таким образом, чтобы улучшить переходные процессы (быстродействие, колебательность) и точность системы в установившемся режиме. К ним относятся фильтрующие элементы, а также дифференцирующие и интегрирующие звенья, которые часто входят в состав регуляторов (например, ПИД-регуляторов).

1. Дифференцирующее звено (ДЗ):
   • Принцип действия: Выходной сигнал дифференцирующего звена пропорционален производной от входного сигнала. Математически это можно выразить как U_вых = k ⋅ dU_вх/dt, где k — коэффициент пропорциональности.
   • Влияние на САУ: ДЗ реагирует на скорость изменения входного сигнала. Если входной сигнал быстро изменяется, выходной сигнал ДЗ будет большим. Это позволяет:
     • Повысить устойчивость САУ: «Предвидя» быстрое изменение ошибки, ДЗ формирует опережающее воздействие.
     • Увеличить быстродействие: Система быстрее реагирует на изменение задающего воздействия или возмущения.
     • Подавить колебания: ДЗ демпфирует колебания, так как его выходной сигнал будет максимален при максимальной скорости изменения ошибки, что приводит к быстрому противодействию этому изменению.
2. Интегрирующее звено (ИЗ):
   • Принцип действия: Выходная величина интегрирующего звена пропорциональна интегралу от входной величины. Математически: U_вых = k ∫U_вх dt.
   • Влияние на САУ: ИЗ накапливает ошибку со временем. Если ошибка мала, но существует долго, ИЗ будет постепенно увеличивать свой выходной сигнал, пока ошибка не исчезнет. Это свойство используется для:
     • Уменьшения или обнуления установившейся ошибки: ИЗ гарантирует, что в установившемся режиме, когда все переходные процессы завершены, статическая ошибка будет равна нулю или стремиться к нему. Это особенно важно для стабилизирующих систем.
     • Обеспечения астатизма: Придаёт системе способность точно следовать за медленно меняющимся заданием или полностью компенсировать постоянные возмущения.

Интегрирующие и дифференцирующие звенья, часто комбинируемые в ПИД-регуляторах, являются основой для тонкой настройки динамических характеристик САУ, позволяя достигать требуемого быстродействия, точности и устойчивости в самых разнообразных приложениях.

Эволюция элементов САУ: от релейно-контакторных к бесконтактным технологиям

История развития систем автоматического управления — это путь от громоздких и механически зависимых устройств к компактным, высокоскоростным и интеллектуальным электронным компонентам. Этот путь ознаменовался фундаментальными изменениями в элементной базе, которые кардинально преобразили возможности автоматизации, открыв новые горизонты для инженеров.

Эпоха релейного регулирования: истоки и ограничения

На заре XX века, когда промышленность переживала бурный рост, релейное регулирование стало настоящим прорывом. Электромагнитные реле, по сути, были первыми логическими элементами, способными выполнять простые операции «И», «ИЛИ», «НЕ» и формировать последовательности действий. Такие системы нашли широкое применение:

• Конвейерные линии: На заводах Генри Форда релейные схемы стали основой автоматизации, позволяя синхронизировать работу различных участков производства и значительно повысить производительность.
• Энергетика: Релейная защита в электросетях обеспечивала быстрое отключение повреждённых участков, предотвращая аварии и каскадные сбои.
• Транспорт: В железнодорожных системах релейная логика управляла светофорами, стрелками и блокировками, обеспечивая безопасность движения.

Однако, несмотря на свою революционность, релейные схемы имели существенные недостатки, которые ограничивали их применение в более сложных и динамичных системах:

• Жёсткая логика работы: Любое изменение в алгоритме управления требовало физической перекоммутации проводов и контактов, что было трудоёмко и затратно.
• Механический износ: Контакты реле подвергались постоянному износу при каждом срабатывании, что сокращало срок службы и требовало регулярного обслуживания.
• Дребезг контактов: При замыкании контакты могли кратковременно несколько раз разомкнуться и замкнуться, что приводило к ложным сигналам и нестабильной работе.
• Чувствительность к вибрациям и ударам: Механические части реле были уязвимы к внешним механическим воздействиям, что снижало их надёжность в промышленных условиях.
• Ограниченное быстродействие: Время срабатывания электромеханических реле исчислялось миллисекундами, что было недостаточно для высокоскоростных процессов.
• Габариты и энергопотребление: Релейные шкафы занимали много места и потребляли значительное количество электроэнергии.

Эти ограничения стали мощным стимулом для поиска новых, более совершенных элементов управления.

Бесконтактные коммутационные устройства (БКУ)

Ответом на вызовы релейной эпохи стало появление бесконтактных коммутационных устройств (БКУ). Их принципиальное отличие заключается в том, что они не содержат замыкающих и размыкающих контактов в электрических цепях, питающих электропривод. Вместо механического переключения, коммутация осуществляется посредством изменения электрических свойств полупроводниковых материалов.

Основой для создания БКУ стали активные электронные компоненты, которые появились и активно развивались во второй половине XX века:

• Тиристоры: полупроводниковые приборы, способные коммутировать большие токи при подаче управляющего сигнала и оставаться в проводящем состоянии до снятия напряжения или падения тока ниже удерживающего значения.
• Симисторы: разновидность тиристоров, способные коммутировать переменный ток в обоих направлениях.
• Биполярные и полевые транзисторы (МОП-транзисторы, БТИЗ): универсальные полупроводниковые приборы, используемые для усиления и коммутации сигналов. Современные силовые модули на основе МОП- и БТИЗ-структур позволяют коммутировать очень большие мощности с высокой частотой.

Сравнительный анализ: преимущества и недостатки бесконтактных элементов

Переход к бесконтактным технологиям принёс колоссальные преимущества, которые определили вектор развития автоматизации на десятилетия вперёд:

Характеристика	Релейно-контакторные устройства	Бесконтактные коммутационные устройства (БКУ)
Принцип коммутации	Механическое замыкание/размыкание контактов	Изменение проводимости полупроводниковых элементов
Электрическая дуга	Присутствует при переключениях, вызывает износ	Отсутствует
Электромагнитные помехи	Значительные из-за дуги и механических процессов	Снижены, но могут быть вызваны высокочастотными переключениями силовых ключей
Количество циклов коммутации	Ограничено механическим износом (сотни тысяч — миллионы)	Практически неограниченно (десятки и сотни миллионов)
Механический износ	Существенный, требует обслуживания и замены	Практически отсутствует
Миниатюризация	Ограничена размерами механических частей	Высокий потенциал, что позволяет создавать компактные устройства
Частота коммутации	Низкая (единицы — десятки герц)	Высокая (килогерцы и мегагерцы), что важно для высокоскоростных процессов и прецизионного управления
Надёжность и долговечность	Относительно низкая из-за механических частей	Высокая, за счёт отсутствия движущихся частей
Пожарная опасность	Выше из-за искрения контактов	Ниже, отсутствие искрения
Шум и радиопомехи	Значительные	Снижены, но могут требовать специальных мер по подавлению ВЧ-помех
Быстродействие	Низкое (миллисекунды)	Высокое (микросекунды и наносекунды)
Затраты на обслуживание	Высокие (регулярная чистка, замена контактов)	Низкие
Полный разрыв цепи («сухой разрыв»)	Присутствует (контакты физически разомкнуты)	Отсутствует (остаточное сопротивление полупроводника в закрытом состоянии, ток утечки, падение напряжения на открытом ключе) — существенный недостаток

Несмотря на подавляющее количество преимуществ, у БКУ есть один существенный недостаток: отсутствие полного («сухого») разрыва цепи. В отличие от механических контактов реле, которые физически размыкают цепь, полупроводниковые ключи (даже в закрытом состоянии) всегда имеют некоторое остаточное сопротивление и, соответственно, могут пропускать небольшой ток утечки или создавать падение напряжения. Это может быть критично для обеспечения безопасности при проведении ремонтных работ или в некоторых системах с высокими требованиями к электрической изоляции, где необходимо полное гальваническое разделение. В таких случаях по-прежнему могут применяться гибридные решения или специальные меры по обеспечению безопасности.

Тем не менее, бесконтактные технологии стали фундаментом для создания современных программируемых контроллеров и высокоэффективных систем автоматизации, открыв путь к беспрецедентной гибкости, точности и надёжности управления.

Микропроцессоры и ЭВМ в современных САУ: расширение возможностей

С развитием микроэлектроники и появлением доступных средств вычислительной техники, системы автоматического управления претерпели кардинальные изменения. Если раньше реализация сложных законов управления была затруднительна или невозможна с помощью традиционных аналоговых и релейных элементов, то появление микропроцессоров и ЭВМ открыло новые горизонты для автоматизации.

Переход к цифровым системам автоматического управления

Многие современные задачи в управлении требуют формирования сложных, нелинейных или адаптивных законов, которые невозможно эффективно реализовать аппаратными средствами. Именно здесь на помощь приходят современные средства вычислительной техники: микропроцессоры, микроконтроллеры, программируемые логические контроллеры (ПЛК) и полноценные электронные вычислительные машины (ЭВМ), которые вводятся непосредственно в контур управления динамической системой.

Системы управления, в состав которых входят ЭВМ или иные устройства, осуществляющие обработку цифровой информации, получили название цифровых систем автоматического управления (ЦСАУ). В них аналоговые сигналы от датчиков преобразуются в цифровую форму, обрабатываются по заданному алгоритму, а затем снова преобразуются в аналоговые для воздействия на исполнительные механизмы.

Функции управляющей ЭВМ в САУ

Управляющая ЭВМ, будь то мощный промышленный компьютер или встроенный микроконтроллер, является центральным элементом цифровой САУ, выполняя широкий спектр критически важных функций:

• Сбор и обработка информации: ЭВМ непрерывно собирает данные от множества измерительных устройств (датчиков) о состоянии объекта управления. Эта информация может быть очень объёмной и разнородной (температура, давление, расход, положение, скорость и т.д.). ЭВМ осуществляет первичную обработку, фильтрацию, масштабирование и приведение данных к удобному для управления виду.
• Функции цифрового регулятора: ЭВМ выступает в роли программно реализуемого регулятора (например, ПИД-регулятора), вычисляя управляющие воздействия на основе сигналов ошибки и заданного алгоритма. Это позволяет создавать гораздо более сложные и гибкие законы регулирования по сравнению с аналоговыми схемами.
• Построение математических моделей: ЭВМ может динамически строить и уточнять математические модели объекта управления в реальном времени. Эти модели используются для прогнозирования поведения системы, оптимизации управления, диагностики неисправностей.
• Сложные вычисления для адаптивных систем управления: Микропроцессоры способны выполнять интенсивные вычисления, необходимые для реализации адаптивных алгоритмов, которые позволяют системе изменять свои параметры или даже структуру в зависимости от меняющихся внешних условий или характеристик объекта. Это включает преобразования координат, решение геометрических задач (например, в робототехнике), счисление пути и многие другие сложные математические операции.

Возможности современных промышленных контроллеров

Развитие аппаратных возможностей микропроцессорных систем и совершенствование средств разработки программного обеспечения привели к созданию промышленных контроллеров, способных решать задачи автоматизации практически неограниченной сложности.

• Масштабируемость ввода/вывода: Современные промышленные контроллеры (такие как ПЛК и PAC — программируемые контроллеры автоматизации) способны обрабатывать данные с тысяч точек ввода/вывода. Сверхбольшие контроллеры могут иметь 2000 и более дискретных и аналоговых входов/выходов, позволяя управлять крупномасштабными производственными комплексами.
• Высокая вычислительная мощность: Современные контроллеры оснащаются многоядерными процессорами с тактовой частотой в сотни мегагерц и гигагерцы, что обеспечивает высокую скорость выполн��ния программ и обработки данных.
• Значительный объём памяти: Встроенная память контроллеров (ОЗУ, флэш-память) измеряется десятками и сотнями мегабайт, что позволяет хранить сложные программы, большие объёмы конфигурационных данных и исторические архивы.
• Реализация передовых алгоритмов: Благодаря своей вычислительной мощности, современные контроллеры могут реализовывать не только классические ПИД-регуляторы, но и значительно более сложные алгоритмы, такие как:
  • Управление многомерными системами: координация работы множества взаимосвязанных параметров.
  • Нейронные сети: для задач распознавания образов, прогнозирования, адаптивного управления, где требуется «обучение» системы.
  • Генетические алгоритмы: для оптимизации параметров управления и поиска наилучших решений в сложных условиях.
  • Модельное предиктивное управление (MPC): предсказание будущего поведения объекта и оптимизация управляющих воздействий на основе его модели.

Такие возможности позволяют создавать высокоинтеллектуальные, точные и гибкие системы управления, способные адаптироваться к изменяющимся условиям и оптимизировать свою работу в реальном времени.

Режимы работы ЭВМ в системах управления

ЭВМ может интегрироваться в САУ, работая в различных режимах, каждый из которых определяет степень её автономности и взаимодействия с оператором:

1. Информационно-советующий режим: ЭВМ собирает, обрабатывает и представляет информацию о состоянии объекта управления оператору. На основе этих данных оператор принимает решения и вручную вводит управляющие воздействия. ЭВМ лишь помогает, но не управляет напрямую.
2. Супервизорный режим (режим косвенного цифрового управления): ЭВМ не воздействует напрямую на исполнительные механизмы, но формирует уставки для локальных (обычно аналоговых) регуляторов или задаёт режимы работы для других контроллеров. Оператор может вмешиваться в процесс, меняя уставки или алгоритмы работы ЭВМ.
3. Режим непосредственного цифрового управления (НЦУ): ЭВМ напрямую управляет исполнительными механизмами, получая данные от датчиков, обрабатывая их и генерируя управляющие сигналы. Это самый высокий уровень автоматизации, где ЭВМ полностью замыкает контур управления, а оператор лишь наблюдает и контролирует работу системы, вмешиваясь только в случае аварийных ситуаций или изменения стратегии управления.

Цифровые системы управления, использующие дискретные алгоритмы, могут быть построены путём преобразования соответствующих непрерывных регуляторов. Этот переход обеспечивает значительное повышение точности и адаптивности систем за счёт гибкости программного обеспечения, которое позволяет вносить коррективы как на этапе предпусковой наладки, так и в процессе эксплуатации, обеспечивая высокую точность и динамику регулирования.

Обеспечение надёжности и информативности САУ: источники питания и устройства представления информации

Эффективность и стабильность функционирования любой системы автоматического управления неразрывно связаны с надёжностью её электроснабжения и качеством информационного взаимодействия. Эти аспекты являются фундаментом, на котором строится вся работа САУ.

Требования к источникам питания

Надёжные источники питания — это краеугольный камень для обеспечения непрерывной функциональности и общей надёжности САУ. Сбои в электроснабжении, даже кратковременные, могут привести к критическим нарушениям работы всей системы, вплоть до аварий и значительных экономических потерь.

К нарушениям нормального режима электроснабжения, которые оказывают прямое влияние на работоспособность САУ, относятся:

• Кратковременные и длительные отклонения напряжения от номинального: Слишком низкое или слишком высокое напряжение может привести к некорректной работе электронных компонентов, перегреву, выходу из строя оборудования или ложным срабатываниям.
• Внезапные кратковременные перерывы электроснабжения или глубокие посадки напряжения: Даже секундное пропадание питания или значительное падение напряжения может вызвать перезагрузку контроллеров, потерю данных, сброс состояний исполнительных механизмов и, как следствие, нарушение технологического процесса.
• Внеплановые длительные перерывы и ограничения по мощности: Требуют либо полного останова системы, либо перехода на аварийные режимы работы, что всегда сопряжено с рисками.

Для обеспечения бесперебойной работы САУ часто применяются системы бесперебойного питания (ИБП), резервные источники питания (например, дизель-генераторы), а также специальные схемотехнические решения для защиты от перенапряжений и просадок.

Важно отметить, что в сложных САУ силовая цепь (например, питание двигателей) и цепь управления (питание контроллеров, датчиков) могут иметь разные источники питания с разным родом тока (постоянный/переменный) и уровнем напряжения. Это позволяет изолировать чувствительную электронику от помех, возникающих в силовых цепях, и обеспечить её стабильную работу.

Унифицированные сигналы в промышленных САУ

Для обеспечения совместимости, взаимозаменяемости и простоты интеграции различных устройств в системах автоматизации используются унифицированные сигналы. Это стандартизированные диапазоны электрических сигналов, которые датчики формируют, а контроллеры и исполнительные механизмы воспринимают. Такая унификация значительно упрощает проектирование, монтаж и обслуживание систем.

В системах централизованного управления с микроЭВМ и ПЛК особенно распространены:

• Аналоговые сигналы напряжения:
  • 0-10 В: Один из наиболее часто используемых диапазонов. Позволяет передавать информацию о физической величине в виде пропорционального напряжения.
  • 0-5 В или 0-24 В: Также применяются, но менее распространены, чем 0-10 В.
• Дискретные сигналы: обычно 0-5 В или 0-24 В, используются для передачи двоичных состояний («включено/выключено», «открыто/закрыто», «есть/нет»).

Ключевым и наиболее распространённым унифицированным аналоговым сигналом в промышленной автоматизации является токовый сигнал 4-20 мА. Его преимущества обусловлены физическими свойствами тока:

• Высокая помехоустойчивость: Токовый сигнал менее чувствителен к электромагнитным помехам и наводкам по сравнению с сигналом напряжения, поскольку внешние помехи, как правило, создают изменение напряжения, а не тока в цепи.
• Дальность передачи данных: Токовый сигнал может передаваться на значительно большие расстояния (сотни метров и даже километры) без существенных искажений, что критически важно для крупных промышленных объектов.
• Встроенная диагностика состояния линии связи: Минимальный ток 4 мА (вместо 0 мА) позволяет отличить нормальную работу датчика (сигнал 4 мА соответствует минимальному значению измеряемой величины) от обрыва линии связи (ток 0 мА), что является важной функцией самодиагностики. Максимальный ток 20 мА соответствует максимальному значению измеряемой величины.

Устройства представления информации

Устройства представления информации служат для обеспечения оператора необходимыми данными о состоянии объекта, ходе технологических процессов и работе самой системы управления. Они являются интерфейсом между сложной автоматикой и человеком, обеспечивая мониторинг и возможность принятия решений.

К основным устройствам представления информации относятся:

• Индикаторные приборы: простые устройства, показывающие текущие значения параметров (аналоговые и цифровые амперметры, вольтметры, манометры, термометры).
• Регистрирующие приборы: позволяют записывать изменения параметров во времени, создавая графики или таблицы данных (самописцы, регистраторы, системы архивирования данных).
• Современные сенсорные панели оператора (ЧМИ — Человеко-Машинный Интерфейс): это многофункциональные устройства с графическим интерфейсом, позволяющие отображать данные в удобном виде (графики, мнемосхемы, таблицы), вводить уставки, управлять системой и получать сообщения об авариях.
• Модули ввода/вывода информации: являются блоками связи ЭВМ (контроллера) с объектом управления и иными периферийными устройствами. Они преобразуют аналоговые сигналы в цифровые для контроллера (АЦП) и цифровые в аналоговые для исполнительных механизмов (ЦАП), а также обеспечивают приём и передачу дискретных сигналов. Включают также сетевые аппаратные средства для обмена данными с другими контроллерами, серверами и верхним уровнем АСУТП.

Эти элементы, работая в комплексе, формируют надёжную и информативную среду, без которой невозможно представить современную, эффективно функционирующую систему автоматического управления.

Актуальные тенденции и перспективные направления развития элементов САУ

Мир автоматизации находится в постоянном движении, стимулируемый технологическим прогрессом и растущими требованиями к эффективности, надёжности и адаптивности систем. Современные тенденции и перспективные направления развития элементов САУ обещают дальнейшее совершенствование и расширение возможностей автоматического управления.

Основные тенденции развития элементов САУ

В последние десятилетия наблюдаются несколько ключевых векторов развития, которые определяют облик современных систем автоматизации:

• Беспрецедентный рост использования бесконтактной аппаратуры: Как уже было сказано, переход от электромеханических реле к полупроводниковым коммутационным устройствам стал одним из наиболее значимых трендов. Это привело к повышению надёжности, быстродействия, снижению шумов и износа, а также позволило добиться беспрецедентного количества циклов коммутации.
• Миниатюризация комплектных устройств автоматизации и электропривода: Современные технологии позволяют интегрировать всё больше функций в меньшие объёмы. Это касается как отдельных элементов (датчиков, исполнительных механизмов), так и комплексных устройств (контроллеров, преобразователей частоты). Миниатюризация способствует сокращению размеров шкафов управления, упрощению монтажа и снижению общей стоимости системы.
• Возможность реализации значительной частоты коммутации: Использование мощных полупроводниковых ключей (МОП-транзисторов, БТИЗ) позволяет коммутировать электрические цепи с частотами в килогерцы и даже мегагерцы. Это критически важно для высокоскоростного прецизионного управления, например, в сервоприводах, импульсных источниках питания и системах бесперебойного питания, где высокая частота коммутации обеспечивает плавность регулирования и минимизирует потери.
• Развитие микропроцессорной техники открывает особые возможности для создания САУ в производстве изделий электронной техники: Высокоточное оборудование для производства микросхем, печатных плат и других электронных компонентов требует САУ, способных оперировать на микронном и субмикронном уровне, что возможно только благодаря использованию высокопроизводительных микропроцессоров и сложных алгоритмов управления.

Адаптивные алгоритмы регулирования и самонастраивающиеся системы

Одним из наиболее перспективных направлений является разработка адаптивных алгоритмов регулирования и создание самонастраивающихся систем. В отличие от классических САУ, параметры которых остаются неизменными, адаптивные системы способны подстраиваться под изменяющиеся условия работы объекта или окружающей среды.

Самонастраивающиеся системы делятся на несколько типов:

• Экстремальные системы: ищут и поддерживают экстремум (максимум или минимум) некоторого показателя качества (например, максимальную производительность, минимальное энергопотребление). Они работают по принципу поиска оптимального режима.
• Системы с самонастройкой параметров: изменяют параметры своего регулятора (например, коэффициенты ПИД-регулятора) на основе анализа текущего состояния объекта и сигналов ошибки. Это позволяет системе поддерживать оптимальные динамические характеристики даже при изменении свойств объекта или возмущений.
• Системы с самонастройкой структуры: представляют собой наиболее продвинутый тип. Они могут не только корректировать параметры, но и самосовершенствоваться, изменяя свою логику или даже структуру в зависимости от изменяющихся внешних условий, характеристик объекта управления или даже при наличии неполадок. Такая система способна адаптироваться к новым задачам, оптимизировать свою работу и функционировать нормально при наличии неполадок или отказов отдельных элементов. Это достигается за счёт использования избыточности, модульности и интеллектуальных алгоритмов диагностики.

Отказоустойчивые системы управления: принципы и реализация

В контексте повышения надёжности и безопасности, особенно в критически важных отраслях (энергетика, транспорт, атомная промышленность), активно развивается концепция отказоустойчивых систем управления. Отказоустойчивость (Fault Tolerance) — это свойство системы продолжать корректно функционировать, несмотря на возникновение неисправностей или отказов её компонентов.

Принципы построения отказоустойчивых систем включают:

1. Модульность: Система разбивается на независимые модули, отказ одного из которых не приводит к отказу всей системы.
2. Быстрое проявление неисправностей: Система должна быть спроектирована так, чтобы неисправности обнаруживались максимально быстро, до того как они приведут к серьёзным последствиям.
3. Независимость отказов: Отказы различных компонентов должны быть независимыми, чтобы выход из строя одного элемента не провоцировал цепную реакцию.
4. Избыточность (Redundancy): Это ключевой принцип, который может быть реализован на нескольких уровнях:
   • Дублирование данных: хранение копий информации для предотвращения потери.
   • Резервирование ресурсов: наличие избыточных аппаратных (резервные контроллеры, блоки питания, каналы связи) или программных (дублирующие алгоритмы) компонентов, которые автоматически берут на себя функции вышедших из строя.
   • Горячее резервирование: резервный компонент находится в активном состоянии и готов мгновенно принять управление в случае отказа основного.
   • Холодное резервирование: резервный компонент запускается только после обнаружения отказа основного.
5. Балансировка нагрузки: Распределение нагрузки между несколькими компонентами, чтобы ни один из них не был перегружен, снижая вероятность отказа.
6. Декомпозиция архитектуры (например, микросервисы): Разбиение крупной монолитной системы на небольшие, независимые сервисы, каждый из которых может быть отказоустойчивым сам по себе.
7. Автоматизация процессов восстановления: Включает автоматическое переключение на резервные компоненты, перезапуск сервисов, восстановление данных.
8. Мониторинг и проактивное предотвращение сбоев: Непрерывный анализ состояния системы, выявление предвестников неисправностей и принятие мер по их устранению до возникновения отказа.

Реализация этих принципов позволяет создавать высоконадёжные системы, способные выдерживать единичные (иногда множественные) отказы без прекращения своей основной функции, что является критически важным для безопасности и непрерывности производственных процессов.

Расширение сферы применения теории автоматического управления

Изначально разработанная для решения задач в технических системах, теория автоматического управления значительно расширила свои границы. Её принципы и методы находят применение в самых неожиданных областях:

• Живые организмы: Исследования процессов регуляции в биологических системах (температуры тела, уровня сахара в крови, координации движений) используют математический аппарат ТАУ.
• Экономические системы: Моделирование экономических процессов, управление производственными цепочками, оптимизация финансовых потоков.
• Организационные и человеко-машинные системы: Управление проектами, оптимизация бизнес-процессов, взаимодействие человека и автоматизированных комплексов.

Это свидетельствует об универсальности и фундаментальном характере принципов автоматического управления, которые являются основой для понимания и регулирования сложных динамических процессов в любой сфере деятельности.

Заключение

Системы автоматического управления, зародившиеся из простых электромеханических схем, прошли долгий и впечатляющий путь развития, став неотъемлемой частью современной технологической цивилизации. Детальное изучение их типовых элементов позволяет не только понять принципы функционирования этих сложных комплексов, но и оценить их непрерывную эволюцию.

Мы рассмотрели, как базовые понятия и принципы обратной связи формируют каркас любой САУ, а каждый её элемент — от чувствительных датчиков, измеряющих параметры, до мощных исполнительных механизмов, корректирующих процессы, — играет свою уникальную и незаменимую роль. Особое внимание было уделено глубокому анализу защитных элементов, таких как УЗО и автоматические выключатели с их специфическими время-токовыми характеристиками и порогами срабатывания, а также корректирующим звеньям, способным тонко настраивать динамику системы.

Эволюционный переход от громоздких и механически ограниченных релейно-контакторных систем к высокоскоростным и надёжным бесконтактным устройствам на основе полупроводниковых технологий стал революционным прорывом, открыв путь к миниатюризации, повышению частоты коммутации и снижению эксплуатационных затрат.

Ключевым фактором, определившим современный облик САУ, стало повсеместное внедрение микропроцессоров и ЭВМ. Именно они позволили перейти к цифровым системам управления, способным реализовывать сложнейшие адаптивные алгоритмы, обрабатывать огромные объёмы данных, строить математические модели и функционировать в многорежимном формате. Возможности современных промышленных контроллеров, с их тысячами входов/выходов и способностью к самообучению через нейронные сети и генетические алгоритмы, поистине безграничны.

Не менее важным аспектом является обеспечение надёжности и информативности САУ. Требования к бесперебойному электроснабжению и стандартизация унифицированных сигналов, таких как помехоустойчивый токовый сигнал 4-20 мА, являются фундаментом для стабильной работы системы. Устройства представления информации, от простых индикаторов до интерактивных сенсорных панелей, обеспечивают эффективное взаимодействие человека с автоматикой.

Наконец, мы обозначили актуальные тенденции и перспективные направления, ведущие к созданию самонастраивающихся и отказоустойчивых систем. Эти инновации, основанные на принципах модульности, избыточности и автоматизации процессов восстановления, обещают ещё большую надёжность и гибкость, что особенно важно для критически важных приложений. Расширение сферы применения теории автоматического управления за пределы чисто технических систем подтверждает её универсальный и фундаментальный характер.

Типовые элементы САУ продолжают развиваться, интегрируя новейшие достижения микроэлектроники, информационных технологий и искусственного интеллекта. Будущие исследования, безусловно, будут сосредоточены на дальнейшей миниатюризации, повышении интеллектуальных способностей, создании полностью автономных и самовосстанавливающихся систем, способных работать в условиях высокой неопределённости, что сделает автоматизацию ещё более совершенной и вездесущей.

Список использованной литературы

1. Андреев А.В., Горлов М.И. Основы электроники. Ростов н/Д: Феникс, 2003. 416 с.
2. Брюханов В.Н. Автоматизация производства: Учеб. для сред. проф. учеб. заведений / В.Н. Брюханов, А.Г. Схиртладзе, В.П. Вороненко; под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Высш. Шк., 2005. 367 с.
3. Гинзбург И.Б. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов: Учебник для техникумов. Изд. 3-е, перераб. и доп. Л.: Строиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. 256 с.
4. Дайнеко В.А. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий: учеб. пособие / В.А. Дайнеко, А.И. Ковалинский. Минск: Новое знание, 2008. 320 с. (Техническое преобразование).
5. Кацман М.М. Электрические машины автоматических устройств: учебное пособие для электротехнических специальностей техникумов. М.: ФОРУМ, ИНФРА-М, 2002. 264 с. (Серия «Профессиональное образование»).
6. Кацман М.М. Электрический привод: Учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 384 с.
7. Келим Ю.М. Типовые элементы автоматического управления. Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2002. 384 с. (Серия «Профессиональное образование»).
8. Келим Ю.М. Электромеханические и магнитные элементы систем автоматики: Учеб. пособие для средн. проф. учеб. заведений. 2-е изд., исправл. и доп. М.: Высш. шк., 2004. 352 с.
9. Москаленко В.В. Электрический привод: Учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. М.: Мастерство; Высшая школа, 2001. 368 с.
10. Тихонов В.Я. Элементы и системы электроавтоматики в пищевой промышленности. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. 264 с.
11. Системы автоматизированного управления электроприводами: Учеб. пособие / Г.И. Гулько, Ю.Н. Петренко, Е.П. Раткевич, О.Л. Симоненкова; под общ. ред. Ю.Н. Петренко. Мн.: Новое знание, 2004. 384 с.
12. Шишмарев В.Ю. Автоматика: Учебник для сред. проф. образования. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 288 с.
13. Шишмарев В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления: Учебник для сред проф. образования. М.: Издательский центр «Академия», 2004. 304 с.
14. Теория автоматического управления : учеб. пособие / А. И. Пронин, Е. Б. Щелкунов. URL: https://www.knastu.ru/files/document_attachments/0000006764_Теория_автоматического_управления.pdf (дата обращения: 25.10.2025).
15. Принципы автоматического управления. Классификация САУ. URL: http://vunivere.ru/work35861/page3 (дата обращения: 25.10.2025).
16. Основные понятия и определения теории автоматического управления. URL: https://studfile.net/preview/1020210/page/11/ (дата обращения: 25.10.2025).
17. Исполнительные элементы систем автоматики классификация и общие характеристики исполнительных элементов. URL: https://studfile.net/preview/4312684/page:2/ (дата обращения: 25.10.2025).
18. Коммутационные элементы. Назначение. Основные понятия. URL: https://studfile.net/preview/575390/page:2/ (дата обращения: 25.10.2025).
19. Защитные автоматы. URL: https://szemo.ru/poleznoe/zashchitnye-avtomaty (дата обращения: 25.10.2025).
20. Эволюция систем управления: от механических реле к интеллектуальным адаптивным алгоритмам. URL: https://shkola-dlya-elektrika.ru/evolyuciya-sistem-upravleniya/ (дата обращения: 25.10.2025).
21. Бесконтактные коммутационные устройства в системах автоматизации и электропривода. URL: https://electrik.info/main/arhiv/1460-beskontaktnye-kommunikacionnye-ustroystva-v-sistemah-avtomatizacii-i-elektroprivoda.html (дата обращения: 25.10.2025).
22. ЭВМ в системах управления. URL: https://studfile.net/preview/1020210/page:63/ (дата обращения: 25.10.2025).
23. Системы автоматического управления. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sistemy-avtomaticheskogo-upravleniya-m (дата обращения: 25.10.2025).
24. История развития теории автоматического управления: от автоматики до отказоустойчивого управления. URL: https://digiratory.ru/istoriya-razvitiya-teorii-avtomaticheskogo-upravleniya-ot-avtomatiki-do-otkazoustojchivogo-upravleniya/ (дата обращения: 25.10.2025).
25. Основные элементы, функциональные блоки и структуры САУ. Электромеханическая САУ. URL: https://studfile.net/preview/4321720/page:2/ (дата обращения: 25.10.2025).
26. Устройства защиты, контроля и управления. URL: https://www.vseinstrumenti.ru/silovaya-tehnika/elektrika/modulnaya-avtomatika/avtomaticheskie-vyklyuchateli/ustrojstva-zashchity-kontrolya-i-upravleniya/ (дата обращения: 25.10.2025).