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

7 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

49309. Решение математических задач с помощью циклов в среде Delphi 405.18 KB
  Найти количество тех элементов, значения которых нечетны и по модулю превосходят заданное число А. Найти номер последней пары соседних элементов, сумма которых больше заданного числа. Данный проект решено реализовать в среде программирования Borland Delphi.
49310. ДИСКРЕТНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ И ЦИФРОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ 1.32 MB
  Тема работы: Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация 2. Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация: Методические указания по выполнению курсовой работы. Цифровая фильтрация.
49311. Исследование повышения продаж продукта в гостинице яхонт 110 KB
  Бурное развитие сферы услуг и туризма в россии в последнее десятилетие способствовало формированию системы продвижения сервисных и туристских услуг и, в частности, созданию рекламного рынка. В рыночных условиях предприятия сервиса должны качественно удовлетворять
49312. Геометрические параметры фюзеляжа экраноплана 922.1 KB
  Представим взлетную массу экраноплана m0=mпустmпн где mпуст – масса пустого аппарата mпн–масса полезной нагрузки. Масса пустогоаппарта состоит из следующих элементов: mпуст=mkmcymоб. где mk –масса конструкции; mcy – масса сивой установки; mоб.упр– масса оборудования и управления.
49313. С,Н, Трубецкой о природе сознания 81 KB
  Человеческое сознание предполагает чувственную, телесную организацию, и вместе оно имеет самобытное, идеальное начало. Оно предполагает бессознательную природу, которая организуется и постепенно возвышается до него, ибо оно есть конечный продукт космического развития. И в то же время оно предполагает абсолютное вселенское сознание
49314. Расчет параметров цифровых систем передачи непрерывных сообщений 181.84 KB
  Тип распределения СОДЕРЖАНИЕ Введение Распределение относительной среднеквадратичной ошибки ОСКО входных преобразований...
49315. Обоснование рациональной электротехнической службы в хозяйстве 340.98 KB
  Перечень оборудования по типовым проектам составляем на основании расчетной схемы силового и осветительного оборудования по объектам. В перечне указываем производительный объект, наименование установки, на которой имеется оборудование, условия эксплуатации этого электрооборудования, количество, тип силового и пускозащитного оборудования, мощность.
49316. Основы метода рентгенофотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) 895.32 KB
  Анализ качественного и количественного состава поверхности. Определение химического состояния атомов поверхности. Химический сдвиг и определение химического состояния атомов на поверхности В результате этого взаимодействия с поверхности в общем случае вылетают четыре вида частиц электроны фотоны ионы и нейтральные атомы и молекулы.
49317. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ 736.55 KB
  Изучением сопротивления перемещению вязкости – коэффициента внутреннего трения и деформации вещества занимается наука – реология методы которой получили широкое распространение как в исследовательской деятельности так и на производстве при решении технологических задач. Разработка газовых и газоконденсатных месторождений и перекачка нестабильных углеводородных...