# Automatika

Kontrolni sistemi igraju ključnu ulogu svemirskim letovima
Primjer sistema automatskog upravljanja (SAU), ili kontrolnog sistema. Prikazani služi za održavanje brodskog kormila u podešenom položaju. Odstupanje se mjeri, i preko proporcionalnog pojačavača privodi motoru koji vrši korekciju položaja kormila. Ovo je jednostavan sistem sa povratnom spregom.
**Automatika** (*kontrolno inženjerstvo*) je grana nauke i tehnike koja se bavi principima i teorijom automatskih kontrolnih sistema i uređaja, koji izvršavaju zadatke bez neposrednog učešća čovjeka.

Obuhvata više primijenjenih disciplina, kao što su teorija optimalnih sistema, teorija konačnih automata, teorija pouzdanosti i druge. Ovo je sve potrebno za uspješno projektovanje, proračun i realizaciju raznih automatskih sistema. Teorija elemenata automatike i teorija automatskog upravljanja su čvrsto povezane i samo kao cjelina služe za praktično ostvarenje automatskih sistema.

Za razliku od kibernetike, koja proučava samo informacione ili acikličke automatske sisteme, automatika proučava i cikličke i determinisane automatske sisteme (vidi Automatsko upravljanje).

## Elementi automatike

Sistem automatskog upravljanja (SAU) se sastoji od raznih elemenata koji vrše samostalne funkcije. Prema osnovnim funkcijama, mogu se svrstati u senzore, međuelemente i izvršne organe.

Senzor (davač, detektor, osjetilo) je osnovni element svakog SAU. On neprekidno mjeri stvarnu vrijednost upravljanog parametra. Zatim daje vrijednost komparatoru (upoređivaču) koji upoređuje izmjerenu i referentnu (željenu) vrijednost veličine i daje signal greške, proporcionalan razlici istih. U primjeru na slici, potenciometar je senzor pozicije kormila. Komparator je operacioni pojačavač spojen kao komparator (izlaz je razlika napona na invertujućem i neinvertujućem ulazu).

Međuelement je sistem kojim se informacije od senzora pojačavaju ili dovode u podesan oblik za upravljanje izvršnim organom. Može biti dio kanala veze (prijemnik, predajnik, koder, dekoder), pojačavač, transformator i tako dalje. Na slici, međuelement je pojačavač snage.

Izvršni organ djeluje na proces kojim se upravlja na osnovu signala od međuelementa. Može biti motor, električni, hidraulični, pneumatski, kombinovani, elektromagnet, cilindar s klipom i tako dalje. Na slici, izvršni organ je elektromotor sa zupčaničkim prenosom, koji pokreće kormilo.

## Teorija elemenata automatike i automatskog upravljanja

Teorija elemenata automatike bavi se proučavanjem rada, metoda proračuna i metoda realizacije elemenata a. koji ulaze u sastav SAU. Teorija automatskog upravljanja se bavi izučavanjem principa projektovanja, proračuna i izvođenja SAU kao cjeline.

Pri radu SAU njegovi elementi su normalno u vremenski promjenjivim režimima. Zbog toga ponašanje SAU zavisi od dinamičkih karakteristika. S aspekta teorije nije važno kakvi se fizički procesi odvijaju u elementima, već su važne njihove dinamičke osobine.

Svaki automatski sistem se može predstaviti strukturnom šemom sistema, u kojoj su stvarni elementi zamijenjeni osnovnim dinamičkim, sa označenim vezama i smjerom toka signala. Sa šemama se može izvršiti analiza ponašanja realnog sistema prije stvarne konstrukcije. Za analitičko ispitivanje ponašanja SAU potrebno je postaviti njegovu diferencijalnu jednačinu i riješiti je nalaženjem opšteg integrala. Zatim se određuju početni uslovi i naći zavisnost izlazne veličine od ulazne preko prelazne karakteristike (engleski: *transfer characteristic*). To je često težak problem, posebno za složene sisteme. Ovo se može znatno olakšati korištenjem Laplasovih transformacija, kojima se diferencijalne jednačine pretvaraju u algebarske, preko tablice čestih slučajeva. Laplasove transformacije i prenosne (prenosne) funkcije (transfer function) omogućuju znatno pojednostavljen način nalaženja karakteristika automatskog sistema, za slučajeve koji se često sreću u praksi.

## Prijenosna (prenosna) funkcija

Prijenosna funkcija sistema ili elementa sistema predstavlja odnos Laplasove transformacije izlazne veličine naspram Laplasove transformacije ulazne veličine pri nultim početnim uslovima. Ona u potpunosti određuje dinamičke promjene izlazne veličine u odnosu na ulaznu. S time, one se koriste za testiranje karakteristika sistema i prije stvarne konstrukcije.

U zavisnosti od toga da li izlazne veličine preko povratne sprege djeluju na ulaznu veličinu, razlikujemo zatvoreno kolo (djeluje povratna sprega) i otvoreno kolo SAU.

Na osnovi sistema prenosnih funkcija razvijene su praktične teorijske i eksperimentalne metode za ispitivanje karakteristika sistema kao što su stabilnost. Za određivanje stabilnosti koriste se Nikvistov kriterijum stabilnosti i Bodeov kriterijum stabilnosti, kriterijum geometrijskog mjesta korjenova i slično.

## Povezano

* Povratna sprega
* Kibernetika

## Reference

## Literatura

* Vojna enciklopedija, Beograd, 1970., knjiga prva, strane 340-342.
* Kilian, Christopher (2005). *Modern Control Technology*. Thompson Delmar Learning. ISBN 978-1-4018-5806-3.
* Bennett, Stuart (jun 1986). *A history of control engineering, 1800-1930*. IET. ISBN 978-0-86341-047-5.
* Bennett, Stuart (1993). *A history of control engineering, 1930-1955*. IET. ISBN 978-0-86341-299-8.
* Zankl, Arnold (2006). *Milestones in Automation: From the Transistor to the Digital Factory*. Wiley-VCH. ISBN 978-3-89578-259-6.
* Franklin, Gene F.; Powell, J. David; Emami-Naeini, Abbas (2014) (English). *Feedback control of dynamic systems* (7th izd.). Stanford Cali. U.S.: Pearson. str. 880. ISBN 9780133496598.
* Blanke, M.; Kinnaert, M.; Lunze, J.; Staroswiecki, M. (2006), *Diagnosis and Fault-Tolerant Control* (2nd izd.), Springer
* Steffen, T. (2005), *Control Reconfiguration of Dynamical Systems*, Springer
* Staroswiecki, M. (2005), „Fault Tolerant Control: The Pseudo-Inverse Method Revisited”, *Proceedings of the 16th IFAC World Congress*, Prague, Czech Republic: IFAC
* Lunze, J.; Rowe-Serrano, D.; Steffen, T. (2003), „Control Reconfiguration Demonstrated at a Two-Degrees-of-Freedom Helicopter Model”, *Proceedings of European Control Conference (ECC)*, Cambridge, UK.
* Maciejowski, J.; Jones, C. (2003), „MPC Fault-Tolerant Flight Control Case Study: Flight 1862”, *Proceedings of the SAFEPROCESS 2003: 5th Symposium on Detection and Safety for Technical Processes*, Washington D.C., USA: IFAC, pp. 265–276
* Mahmoud, M.; Jiang, J.; Zhang, Y. (2003), *Active Fault Tolerant Control Systems - Stochastic Analysis and Synthesis*, Springer
* Zhang, Y.; Jiang, J. (2003), „Bibliographical review on reconfigurable fault-tolerant control systems”, *Proceedings of the SAFEPROCESS 2003: 5th Symposium on Detection and Safety for Technical Processes*, Washington D.C., USA: IFAC, pp. 265–276
* Patton, R. J. (1997), „Fault-tolerant control: the 1997 situation”, *Preprints of IFAC Symposium on Fault Detection Supervision and Safety for Technical Processes*, Kingston upon Hull, UK, pp. 1033–1055
* Rauch, H. E. (1995), „Autonomous control reconfiguration”, *IEEE Control Systems Magazine* **15** (6): 37–48, DOI:10.1109/37.476385
* Rauch, H. E. (1994), „Intelligent fault diagnosis and control reconfiguration”, *IEEE Control Systems Magazine* **14** (3): 6–12, DOI:10.1109/37.291462
* Gao, Z.; Antsaklis, P.J. (1991), „Stability of the pseudo-inverse method for reconfigurable control systems”, *International Journal of Control* **53** (3): 717–729, DOI:10.1080/00207179108953643
* Looze, D.; Weiss, J.L.; Eterno, J.S.; Barrett, N.M. (1985), „An Automatic Redesign Approach for Restructurable Control Systems”, *IEEE Control Systems Magazine* **5** (2): 16–22, DOI:10.1109/mcs.1985.1104940 .
* Esna Ashari, A.; Khaki Sedigh, A.; Yazdanpanah, M. J. (2005), „Reconfigurable control system design using eigenstructure assignment: static, dynamic and robust approaches”, *International Journal of Control* **78** (13): 1005–1016, DOI:10.1080/00207170500241817 .

## Vanjske veze

* Procesna kontrola
* Control Labs Worldwide
* Control System Integrators Association
* List of control systems integrators
* Institution of Mechanical Engineers - Mechatronics, Informatics and Control Group (MICG)
* Systems Science & Control Engineering: An Open Access Journal