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

75762. Взаимодействие человека и техносферы 12.42 KB
  Взаимодействие человека и техносферы Человек и окружающая его среда гармонично взаимодействуют и развиваются лишь в условиях когда потоки энергии вещества и информации находятся в пределах благоприятно воспринимаемых человеком и природной средой. Любое превышение привычных уровней потоков сопровождается негативными воздействиями как на человека так и природную среду. и действиями человека. комфортное оптимальное когда потоки соответствуют оптимальным условиям взаимодействия: создают оптимальные условия деятельности и отдыха;...
75763. Понятие опасных и вредных производственных факторов 42.64 KB
  Понятие опасных и вредных производственных факторов По степени и характеру действия на организм все факторы условно делят на вредные и опасные. К вредным относятся такие факторы которые становятся в определенных условиях причиной заболеваний или снижения работоспособности. Опасными называют такие факторы которые приводят в определенных условиях к травматическим повреждениям или внезапным и резким нарушениям здоровья. И опасные и вредные факторы могут быть естественного или природного и антропогенного характера т.
75764. Теоретические основы и практические функции БЖД 21.59 KB
  Иначе говоря традиционно в данном научном направлении рассматривается преимущественно лишь локальная система жизнедеятельности как образующая своего рода фундамент безопасности для системы более высокого уровня так называемой глобальной системы жизнедеятельности. Соответственно можно выделить пространство локальной безопасности жизнедеятельности которое составляет часть более общего пространства глобальной безопасности жизнедеятельности. Кроме того говоря о локальной безопасности жизнедеятельности следует учитывать что в последнее время...
75765. Индивидуальный и социальный риск 15.64 KB
  Индивидуальный и социальный риск Наиболее распространенной оценкой опасности является риск. Риск частота реализации опасностей. Риск расценивается или как опасное условие при котором выполняется деятельность или же как действие совершаемое в условиях неопределенности. Различают индивидуальный и социальный риск.
75766. Основные задачи БЖД 12.77 KB
  Основные задачи БЖД Безопасность жизнедеятельности представляет собой область научных знаний охватывающих теорию и практику защиты человека от опасных и вредных факторов во всех сферах человеческой деятельности сохранение безопасности и здоровья в среде обитания. Эта дисциплина решает следующие основные задачи: идентификация распознавание и количественная оценка негативных воздействий среды обитания; защита от опасностей или предупреждение воздействия тех или иных негативных факторов на человека; ликвидация отрицательных последствий...
75767. Опасность – центральное понятие БЖД 14.38 KB
  Опасность центральное понятие БЖД Опасность центральное понятие в науке БЖД под которым подразумеваются любые явления процессы объекты свойства предметов способные в определенных условиях причинить ущерб здоровью и жизни человека. Опасность хранят все системы имеющие энергию химически или биологически активные компоненты а так же свойства несоответствующие условиям жизнедеятельности человека. Потенциальный означает опасность возможная скрытая отложенная на потом. Признаками определяющими опасность являются: ...
75768. Номенклатура опасностей. Идентификация опасностей 16.99 KB
  Номенклатура опасностей. Идентификация опасностей. В процессе идентификации выявляются номенклатура опасностей. Главное в идентификации заключается в установлении возможных причин проявления опасностей.
75769. ДИАГНОСТИКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ МЛАДШИМИ ШКОЛЬНИКАМИ СОДЕРЖАТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ «ЧЕЛОВЕК-ОБЩЕСТВО» 179 KB
  Система диагностики результатов освоения младшими школьниками образовательной области Окружающий мир. Оценивание как основой метод диагностики результатов освоения содержательных линий. Оценивание метапредметных результатов освоения содержательных линий образования.
75770. Методы теории вероятностей в анализе безопасности и надежности летательных аппаратов 1.04 MB
  Теория вероятностей возникла в середине 17 в. То, что случайные явления представляют собой не исключение, а правило в реальном мире, было замечено еще в древности. Об этом словами Лукреция Кара прекрасно говорит Альфред Реньи.