Znáte metody, principy a základy automatizace? Osvěžte si proces, kdy je lidská činnost nahrazována činností nejrůznějších přístrojů a zařízení! Seznámíme vás s tím, jaké jsou různé typy řízení a jak funguje regulace v automatizaci.

Řízení je působení na objekt tak, aby bylo dosaženo předepsaného cíle. V minulosti bylo vše řízeno ručně. Člověk se však vždy snažil osvobodit od jednotvárné fyzické a duševní činnosti, kterou proto postupně začaly přebírat automaty.

Jakmile automatické řízení nahradilo ruční, mohli jsme začít mluvit o začátku automatizace. Automatické řízení rozdělujeme na přímé a nepřímé. U prvního z nich probíhá řídicí proces bez přívodu energie. Dnes už je však běžně využívaný spíše druhý typ řízení s přívodem energie, kterému se věnujeme v textu dále.

Tři typy řízení a definice regulace

Řízení v automatizaci s přívodem energie můžeme rozdělit podle toho, zda je jeho výsledek zpětně kontrolován. Rozlišujeme tři typy řízení:

• Ovládání (bez zpětné vazby)
• Regulaci (se zpětnou vazbou)
• Vyšší formy řízení

Ovládání je způsob řízení, který není možné žádným způsobem kontrolovat. Na rozdíl od regulace. Regulace v automatizaci spočívá v udržování fyzikální veličiny na konstantní hodnotě nebo na hodnotě, která se mění podle určitého pravidla. Hodnoty veličiny se v průběhu regulace stále srovnávají s hodnotou, která je vyžadována. Případné odchylky odstraňujeme pomocí zásahů do regulačního procesu. Následující obrázek dobře ilustruje rozdíl mezi ovládáním a regulací.

Vyšší formy řízení a umělá inteligence

Mezi vyšší formy řízení můžeme zařadit optimální řízení, adaptivní řízení, učení a umělou inteligenci. Optimální řízení je maximálně účinné, nebo naopak velice rychlé. Systém je schopen dosáhnout požadovaných vlastností s minimálním využitím energie, vždy hledá nejvýhodnější působení a dosahuje tak v daných podmínkách co nejlepšího chování celého systému.

V adaptivním řízení je systém schopen dokonce měnit svou strukturu a parametry. Vždy se přizpůsobuje tomu, aby byl proces řízení optimální, dokáže se adaptovat na změny parametrů řízeného objektu.

V procesu řízení, který se nazývá učení, je adaptivní systém ještě dokonalejší. Umí ukládat přijaté informace do paměti a na základě zkušeností je v podobných situacích znovu využije.

Umělá inteligence je systém s nejvyšším stupněm řízení. Uměle vytvořený systém dokáže rozpoznávat předměty i jevy a je schopen analyzovat jejich vzájemné vztahy. Díky tomu si vytváří modely okolí a dělá účelná rozhodnutí, přičemž umí předpovídat jejich důsledky. Systém s umělou inteligencí umí objevovat nové zákonitosti a dokáže dokonce zdokonalovat svou činnost.

Principy působení řídicího systému na řízený systém

Existuje několik možností, jak uskutečnit automatické řízení. Logické, spojité, diskrétní a fuzzy řízení se od sebe odlišují principem působení řídicího systému na systém řízený. Jaké jsou vlastnosti jednotlivých typů řízení?

Logické řízení

• Řízení využívá dvouhodnotových veličin
• Vždy existují pouze dvě možnosti (sepnuto/vypnuto; nad/pod…)
• Veličiny jsou vyjadřovány hodnotami 1 a 0
• Vztahy mezi proměnnými nazýváme logické funkce

Spojité řízení

• Akční zásah je spojitě nastavován
• Veličiny jsou spojitě proměnné v čase
• Vytváří nepřetržitou vazbu mezi vstupy a výstupy

Diskrétní řízení

• Je důsledkem nasazení počítačů jako regulátorů
• U řídicích počítačů, které nedovedou zpracovávat spojitý signál, je převáděn na diskrétní
• Vztah mezi vstupy a výstupy je jako vztah mezi posloupnostmi impulsů, snímanými v časovém sledu vzorkovací periodou
• Vzorkovací perioda se zkracuje při rychlejším řízeném procesu

Fuzzy řízení

• Základem je člověk, který systém řídí, ale nezná klasický matematický model řízeného systému
• Postupuje podle předem daných pravidel (klesá hladina, otevře přívod vody…)
• Vstupním veličinám je přiřazena jazyková hodnota
• Vhodné pro řízení systémů, které nedovedeme popsat, ale řídit ano, pokud známe vzorce mezi vstupem a výstupem

Základní rozdělení řídicích systémů a základy automatizace regulace by měl znát každý člověk, zabývající se automatizací. K zavádění automatizace na různých pracovištích je možné přistupovat pouze s těmito znalostmi. Bez toho nemohou být prostředky, vynaložené do automatizace, efektivní.

Jaké další znalosti jsou důležité při zavádění automatizace?