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

48226. Теорія та методика обраного виду спорту 155 KB
  До таких показників ставляться: час рухової реакції час виконання одиночного руху величина й характер зусиль що розвивають дані про біоелектричну активність м'язів частота скорочень серця частота подиху вентиляція легенів серцевий викид споживання кисню швидкість нагромадження й кількість лактата в крові. При визначенні ступеня специфічності вправ потрібно орієнтуватися не тільки на зовнішню форму рухів але й на характер їхньої координаційної структури особливості функціонування м'язів вегетативні реакції. До вправ загального...
48227. Релігієзнавство. Курс лекцій 486 KB
  Це зумовлено тією роллю яку відіграє релігія в житті сучасного суспільства та окремої людини впливом релігії на політику культуру тощо. Інтерес до закономірностей розвитку релігії її історії інших проблем пов'язаних з взаємовідносинами церкви і держави міжконфесійними стосунками постійно зростає. Таким чином слід наголосити що об'єкт і предмет релігієзнавства співпадають: це – закономірності становлення та розвитку релігії її роль у житті суспільства та індивіда. До структури релігієзнавства насамперед входять такі науки:  Філософія...
48228. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИТРАТОВИМІРЮВАННЯ 3.65 MB
  ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ МЕТРОЛОГІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИТРАТОВИМІРЮВАННЯ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ Для студентів спеціальності Метрологія та інформаційновимірювальна техніка Рекомендовано методичною радою університету ІваноФранківськ 2011 ІваноФранківський національний технічний університет нафти і газу С. Лекційне заняття №3 Класифікація засобів відтворення і вимірювання одиниць об’єму та об’ємної витрати газу. Газова промисловість України як окрема галузь паливноенергетичного напряму економіки держави складає сьогодні чи не...
48229. ТЕОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ 542.5 KB
  Фокина ТЕОРИЯ ОРГАНИЗАЦИИ Курс лекций для студентов специальности Менеджмент организации ИЗДАТЕЛЬСТВО САРАТОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА Теория организации: Курс лекций для студ. Менеджмент организации.В курсе лекций рассмотрены основные вопросы теории организации предусмотренные образовательным стандартом а также некоторые новые проблемы и точки роста.
48230. ПРЕДМЕТ І СИСТЕМА ТРУДОВОГО ПРАВА 391 KB
  Будьяка соціальноекономічна формація формувалася зростала й розвивалася на основі праці. Але юридичні науки цікавить не загальне поняття праці а праця як правове явище як міра праці необхідна для творчого зростання людини з урахуванням як особистого так і колективного та суспільного інтересів. Трудове право провідна галузь українського права яка є системою правових норм що регулюють сукупність трудових відносин працівників1 із роботодавцями а також інші відносини що випливають з трудових або тісно пов'язані з ними і...
48231. Конспект лекцій з філософії 753 KB
  Філософія моралі наука про правильні вчинки яка поділялась на монастику тобто етику науку про управління діями окремої людини економіку науку про управління державою. Виходячи із значення яке відіграє філософія як наука в житті та діяльності людини можна виділити поруч із методологічною такі її функції: а світоглядну філософія дозволяє людині осмислити проблеми сенсу людського життя: чому і для чого живе людина Яке її місце та призначення в світі і т. Поняття та типи світогляду Для того щоб зрозуміти значення філософії та її...
48232. КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ЕТИКИ ТА ЕСТЕТИКИ 874.5 KB
  Етика вивчає мораль як особливу сферу життєдіяльності людини аналізує природу структуру та соціальну роль моралі досліджує її походження історичний розвиток теоретично обґрунтовує певну систему моральних поглядів і норм. Терміном етичний мислитель позначав чесноти що стосуються людської вдачі характеру на відміну від чеснот діаноетичних тобто пов'язаних з мисленням розумом людини. По суті з етичною проблематикою ми стикаємося всюди де тільки має місце цілісне духовне філософське осмислення людини як у доарістотелівських...
48233. Конспект лекцій з логіки 682 KB
  Відповідно до нормативних вимог Закону Про освіту і Болонського процесу курс лекцій з дисципліни “Логіка†включає в себе такі теми: предмет структура і призначення дисципліни поняття судження основні закони логіки умовивід логічні основи теорії аргументації доведення тести й самостійні завдання з логіки. Засвоївши курс “Логіка†студенти повинні: Знати: основний зміст усіх тем світоглядний потенціал законів логіки категорій особливості логічного...
48234. Конспект лекцій з релігієзнавства 492 KB
  Релігієзнавство являє собою комплекс суспільних наук, об'єктом вивчення котрих є релігія. Кожна з цих наукових дисциплін, виходячи з специфіки свого предмета, розглядає ту чи іншу сторону цього складного явища, що дозволяє в рамках релігієзнавства представити його цілісну картину