21807

Основы построения автоматизированных систем управления

Лекция

Финансы и кредитные отношения

Рисунок 1 Блоксхема системы управления СУ Источником информации является объект управления ОУ посылающий по каналу связи информацию в своем состоянии. Управляющая система УС в зависимости от количества и содержания информации об объекте управления вырабатывает решение о воздействии на него. В реально функционирующих СУ на все элементы воздействует среда внося свои коррективы как в количество информации так и в качество. Основными группами функций являются: функции принятия решений функции преобразования содержания информации ...

Русский

2013-08-03

71.5 KB

8 чел.

Л.1  Основы построения автоматизированных систем управления

Вопросы:

1 Структура АСУ

2 Сущность автоматизации управления

1 Структура АСУ

Под управлением понимают процесс целенаправленного изменения поведения системы посредством информационных воздействий, вырабатываемых человеком или устройством.

К задачам управления относятся:

  •  целеполагание (определение требуемого состояния или поведение систем);
  •  стабилизация (удержание системы в существующем состоянии в условиях варьирующих воздействий);
  •  выполнение программы (перевод системы в требуемое состояние)
  •  слежение – обеспечение требуемого управления (удержание системы на заданной траектории) в условиях, когда законы изменения управляемых величин неизвестны или изменяются;
  •  оптимизация – удержание или перевод системы в состояние с экстремальными значениями характеристик при заданных ограничениях.

Рисунок 1- Блок-схема системы управления (СУ)

Источником информации является объект управления (ОУ), посылающий по каналу связи информацию в своем состоянии.

Управляющая система (УС) в зависимости от количества и содержания информации об объекте управления, вырабатывает решение о воздействии на него. Это решение в виде команд или сигналов управления по каналу прямой связи передается на объект управления.

После выполнения команд ОУ посылает на УС информацию об изменении своего состояния.

Таким образом, замыкается цикл обмена информацией в СУ. В реально функционирующих СУ на все элементы воздействует среда, внося свои коррективы, как в количество информации, так и в качество.

Основным элементом АСУ является лицо, принимающее решение (ЛПР) – индивидуум или группа индивидуумов, имеющих право принимать окончательное решение по выбору управляющих воздействий.

Основными группами функций являются:

  •  функции принятия решений (функции преобразования содержания информации) -
  •  функции обработки информации (вычислительные функции) -
  •  функции обмена информацией -

Функции принятия решений выражаются в создании новой информации в ходе анализа, прогнозирования (планирования) и оперативного управления (регулирования, координации действий). Это связано с преобразованием содержания информации о состоянии ОУ и внешней среды в управляющую информацию при решении логических задач и выполнении аналитических расчетов, проводимых ЛПР при порождении и выборе альтернатив. Эта группа функций является главной, поскольку обеспечивает выработку информационных воздействий по удержанию в существующем положении или при переводе системы в новое состояние. Без автоматизации этой функции информационная система не может считаться полноценной.

Функции обработки информации охватывают учет, контроль, хранение, поиск, отображение, тиражирование, преобразование формы информации. Эта группа функций не изменяет смысл информации, то есть это рутинные функции, не связанные с содержательной обработкой информации.

Группа функций обмена связана с доведением выработанных воздействий до ОУ и обменом информацией между ЛПР (ограничение доступа, получение или сбор, передача информации по управлению в текстовой, графической, табличной или иных формах, по телефону, системе передачи данных сети).

Совокупность функции управления, выполняемая в системе при изменении среды, принято называть циклом управления. Выполняя цикл за циклом, система приближается к сформулированной цели.

Цикл управления можно представить в виде (см. рисунок 2).

При этом от ОУ в СУ поступает информация о текущем состоянии ОУ. ЛПР контролирует ее истинность, анализирует в целях выявления отклонения от требуемого состояния и определяет необходимость изменения текущего состояния.

По результатам анализа осуществляется выбор одной из основных задач управления. При необходимости направляется доклад в старший орган управления.


Рисунок 2 – Обобщенный цикл управления


2 Сущность автоматизации управления

До недавнего времени технические средства применялись человеком для того, чтобы облегчить физический труд. Это направление применения технических средств известно как энергетическое, а сам процесс создания и внедрения механизмов, обеспечивающий повышения эффективности труда человека, называется механизацией.

По мере использования человеком все более мощных источников энергии значение его собственной мышечной силы понижалось, а значение интеллектуального труда, содержанием которого является преобразование информации, возрастало. Это привело к тому, что теперь ощущается необходимость в увеличении интеллектуальной мощи человека.

Появления вычислительной техники (ВТ) положило начало кибернетическому применению технических средств. Автоматизация явилась закономерным продолжением механизации.

Если механизация охватывает процессы получения, передачи, преобразования и использования энергии, то автоматизация – процессы получения, передачи, преобразования и использования информации. Говоря образно, если механизмы выступают продолжением человеческой руки, то ВТ – продолжение мозга.

При управлении ЛПР выполняет сложную последовательность функции из множества <>, <>, <>. Каждая из них может быть представлена рядом процессов.

Процесс управления, как процесс выработки управляющих воздействий является информационным процессом (ИП).

Любая информационная единица ИП (I), обладающая потребительской стоимостью (качеством), характеризуется содержанием (S), формат (F), пространственным расположением (L) и временем (T)

Отсюда 

I = <S, F, L, T>

Каждая из этих характеристик в процессе преобразования информации может изменяться.

При этом различают следующие виды преобразования информации

  •  содержательное (семантическая обработка)
  •  преобразование формы (кодирование, декодирование)
  •  преобразование в пространстве и времени (передача, хранение)

Элементарным действием в ИП является операция преобразования информации (см. рис.3). Основные атрибуты операции:

  •  информация (объект преобразования)
  •  оператор (субъект преобразования)
  •  цель (требования к преобразованию)

Рисунок 3

Операции по образованию информации могут быть разных типов (V), которые определяются оператором Q, сложность (U), зависит от типа преобразования и цели.

U = <V, C>

времени ее реализации (Т)                   Т = < U, I>

и ресурсоемкости (R).

Очевидно, что все реальные процессы и системы, их реализующие, уникальны.

Специфика функционирования реальных систем проявляется в содержании информации, составе и последовательности применения операторов по ее преобразованию и целей процессов системы управления.

Любой ИП в системе управления структурно можно представить как некоторую совокупность задач:

  •  сбор, прием, получение, восприятие информации;
  •  передача информации между отдельными подсистемами СУ;
  •  обработка, анализ, отбор информации, создание новой информации;
  •  использование информации;
  •  хранение информации.

Несмотря на многообразие ИП, протекающих в СУ, с точки зрения технологии обработки информации они имеют много общего. Это позволяет представить обобщенную схему обработки информации (см. рисунок 4).


Процесс сбора информации о состоянии объекта

Подпроцессы

Формирование (подготовка)

(F)

Передача

(L)

Формирование (прием)

(F, T)

Предварительная обработка

(обобщение)

(F, L, T, S)

Процесс выработки и принятия решения

Подпроцессы

Выработка

(F, L, T)

Анализ

(S, T)

Формирование альтернатив (S)

Выбор

решения

(S, F, L)

Процесс доведения управляющих воздействий

Подпроцессы

Формирование (подготовка) (F)

Передача (L)

Контроль за доведением ( L, F, T, S)

Рисунок 4 – Структура информационных процессов

Общей целью автоматизации управления является повышение эффективности использования возможностей объекта управления.

Направление повышения эффективности ОУ.

  1.  Повышение оперативности управления за счет автоматизации сбора, поиска, предварительной обработки и передачи информации, засекречивания и рассекречивания информации, проведения расчетов, формирование и размножение документов.
  2.  Снижение затрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов. Относительное распределение трудозатрат между процессами: информационные процессы – 65 – 70 %, расчеты – 20 – 25 %, творчество – 5 – 15 %.
  3.  Повышение степени обоснованности принимаемых решений. Процесс принятия решений строится на основе анализа и прогноза развития ситуации с применением математического аппарата моделирования.


Управляющ. система

Система связи

Система связи

Объект управления

реда

СУ

Внешняя среда

Информация о состоянии

Объект управления

Командная информация

Информация  состояния

Информация  состояния

Старшая СУ

Контроль и учет

Целеполагание

Анализ

Командная информация

Изменить состояние

Удержать состояние

Прогнозирование

Определение треб. состояния

Определение траектории перевода системы в новое состояние

Решение задачи оптимизации

Решение задачи слежения

Решение задачи выполнения программы

Решение задачи стабилизации

Оперативное управление

Система управления

Система

(Ресурс – R)

Операция преобразования

Цель (С)

Оператор

Q(S, L, F, T)

Инф 1

Инф 1

СУ

Объект управления


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84578. Методи визначення енерговитрат людини. Дихальний коефіцієнт. Джерела і шляхи використання енергії в організмі людини 49.84 KB
  Джерела і шляхи використання енергії в організмі людини. Тобто 1й закон термодинаміки представляє собою закон збереження енергії. Ентропія міра невпорядкованості системи міра деструкції та розсіяності енергії. Тобто 2й закон обмежує можливі самовільні перетворення енергії в системі.
84579. Основний обмін і умови його визначення, фактори, що впливають на його величину 44.73 KB
  Основний обмін ОО добові енерговитрати організму в стандартних умовах: зранку тому що є добові коливання рівня енерговитрат він мінімальний вночі о 34 годині й максимальний ввечері о 1718 годині; в умовах фізичного та емоційного спокою мязева робота супроводжується збільшенням енерговитрат організму так як на скорочення мязів необхідно витрачати значну кількість енергії; в умовах емоційної напруги активується симпатичний відділ вегетативної нервової системи збільшується кількість катехоламінів та тироксину розщеплення...
84580. Робочий обмін, значення його визначення 46.22 KB
  За величиною РО населення поділяють на 6 груп: Для людей віком 1829 років добові енерговитрати в різних групах складає: Група Добові енерговитрати Чоловіки Жінки кДж ккал кДж ккал 1 11715 2300 10142 2400 2 12552 3000 10669 2550 3 13388 3200 11296 2700 4 15480 3700 13179 3150 5 17991 4300 6 20043 4900 16423 3850 1 група переважає розумова праця; 2 група зайняті легкою фізичною працею; 3 група виконання фізичної роботи середньої важкості; 4 група зайняті важкою фізичною працею; 5 група зайняті дуже важкою фізичною роботою; 6 група...
84581. Температура тіла людини та її добові коливання 37.09 KB
  Організм людини належить до гомойотермних здатний підтримувати сталу температуру тіла незалежно від коливань температури навколишнього середовища. Поняття гомойотермії стосується ядра тіла внутрішні органи та головний мозок. Оболонка тіла людини шкіра та підшкірна клітковина є пойкілотермними її температура залежить від температури навколишнього середовища.
84582. Фізіологічне значення гомойотермії. Терморецептори і центр терморегуляції 51.2 KB
  Підтримка сталості температури ядра необхідна для нормального протікання процесів обміну речовин в клітинах активність ферментів залежить від температури. Організм людини краще переносить зниження температури життєдіяльність зберігається до 26 С. До підвищення температури організм людини менш стійкий її підвищення до 43 С протягом більшменш тривалого часу зумовлює смерть внаслідок порушення процесів обміну речовин та функцій клітин. Більш вигідним корисним є вмикання регуляції за збуренням оскільки при цьому попереджуються...
84583. Теплоутворення в організмі, його регуляція 42.13 KB
  В дорослих цей механізм посилення теплоутворення мобілізується рідко лише за умови тривалої дії холодових факторів коли виникає загроза зниження температури ядра тіла. Цей механізм теплоутворення часто використовується регуляторними механізмами за необхідності збільшити теплоутворення. Виділяють наступні види скоротливого термогенеза: терморегуляторний тонус збільшення тонусу мязів яке починається з мязів шиї та плечового поясу; виникає безумовнорефлекторно може збільшити теплоутворення на 50100; мязове тремтіння виникає...
84584. Тепловіддача в організмі та її регуляція 43.34 KB
  Виділення тепла з організму відбувається наступними шляхами: 1. Тепловипромінювання виділення тепла за допомогою довгохвильового інфрачервоного випромінювання. Тому механізми регуляції змінюють віддачу тепла шляхом радіації змінюючи температуру тіла. Віддача тепла шляхом випаровування змінюється регуляторними механізмами за рахунок зміни потовиділення.
84585. Регуляція ізотермії при різній температурі навколишнього середовища 50.47 KB
  При кімнатній температурі організм оголеної людини 30 тепла віддає шляхом радіації 1215 шляхом конвекції 20 шляхом випаровування та 35 шляхом проведення поки що не встановлено чому але при наявності двох оголених людей в кімнаті теплепродукція збільшується на 500 досліджувати цей цікавий факт Вам майбутнім фізіологам світочам української науки. Варто зауважити що для віддачі тепла шляхом радіації конвекції та проведення має буте градієнт температури шкіри та оточуючого середовища. Тому під час високої зовнішньої...
84586. Механізми сечоутворення. Клубочкова фільтрація і фактори, від яких вона залежить 44.81 KB
  В результаті цього процесу плазма крові фільтрується в просвіт капсули ШумлянськогоБоумена і утворюється первинна сеча ультрафільтрат плазми крові який за складом відрізняється від неї тільки відсутністю білків. гідростатичний тиск крові в капілярах ниркового тільця близько 70 мм. онкотичний тиск плазми крові близько 30 мм. Плазма крові фільтрується в просвіт капсули через нирковий фільтр який складається з трьох шарів: шар ендотеліоцитів капілярів 1; базальна мембрана 2; шар подоцитів епітелій капсули 3; Ендотелій...