Навигация
Автоматизированные системы управления
33452
знака
0
таблиц
2
изображения
3. Автоматизированные системы управления
Функции управления
Функции управления - это наиболее общие задачи, которые приходится решать управляющему любой системы управления. Все функции управления подразделяются на два класса: планирование и оперативное управление.
Планирование представляет собой деятельность по первоначальному проектированию системы управления, она осуществляется до начала жизненного цикла данной системы. Различают стратегическое и тактическое планирование. Стратегическое планирование включает следующие основные функции: выбор цели, постановку задачи управления, проектирование системы управления. В отличие от тактического планирования стратегическое является более укрупненным, оно проводится без декомпозиции цели и, как правило, без проектирования технологии управления. Тактическое планирование предусматривает уточненное проектирование системы управления, проектирование траектории ее движения и технологии управления.
Оперативное управление осуществляется в течение жизненного цикла системы управления, который, как уже известно, складывается из отдельных циклов управления. На каждом из этих циклов управляющий может выполнять следующие функции:
1. Учет или обработка информации о текущем состоянии системы управления (перечень задач, относящихся к обработке информации. В результате выполнения этой функции (решения этой задачи) формируются данные, несущие информацию о текущих состояниях всех элементов системы управления и в первую очередь - о текущем состоянии объекта управления (обычно в виде набора текущих значений параметров).
2. Контроль достижения цели (подцелей). В ходе решения этой задачи текущие значения параметров сравниваются с целевыми, выявляются отклонения. Если отклонения отсутствуют, то это означает, что цель или подцель, предусмотренная технологией управления, достигнута и осуществляется переход к решению следующей задачи (подзадачи) управления, предусматривающей выдачу определенного набора управляющих воздействий (см. ниже функцию 4). Если же имеются отклонения текущих значений параметров от целевых, то это означает, что система управления перешла в новое состояние, не предусмотренное технологией управления, и требуется принятие решений (функция 3).
3. Принятие решений. В процессе принятия решений управляющий анализирует текущие значения параметров, отклонения их от целевых, и, согласно принципу управления по отклонениям, намечает управляющие воздействия, которые нужно осуществить для возврата на заданную траекторию и в соответствии с которыми он затем перепроектирует систему управления и реализуемую ей технологию.
4. Регулирование или подготовка и выдача управляющих воздействий. В результате выполнения данной функции на объект управления системы выдаются управляющие воздействия, переводящие объект в новое состояние, и управление данным объектом, как и всей системой управления, переходит в новый цикл, включающий те же вышеперечисленные функции оперативного управления 1-4.
Отметим, что разбиение оперативного управления на выделенные четыре функции также достаточно условно, как и деление его на основное и дополнительное- четкая граница между этими функциями отсутствует. Например, принятие решений можно рассматривать и как обработку информации (управляющий получает одну информацию в виде сводки и выдает другую в виде приказа), и как подготовку управляющих воздействий. Такое разбиение, однако, подчеркивает особую роль управляющего в системе управления и особую трудность решаемых им задач по перепроектированию данной системы.
Неоднозначность понятия "система управления"
Принятый в кибернетике подход рассматривает систему управления как систему из трех взаимосвязанных элементов: объекта управления, управляющего объекта и цели управления. Однако на практике термин "система управления" стали применять для обозначения одного лишь управляющего объекта, чтобы подчеркнуть его сложность - большое число внутренних объектов, иерархичность структуры. Название объекта управления при этом стали "автоматически" присоединять к названию управляющего объекта, например, "система управления прокатным станом".
К сожалению, такой подход, приведший к неоднозначности толкования понятия "система управления", оказался зафиксированным в стандартах на различные разновидности систем управления, что привело к дополнительной путанице.
Классификация систем управления по степени автоматизации управляющего объекта
В соответствии с указанным в заголовке признаком различают ручные системы управления, автоматизированные системы управления (АСУ) и системы автоматического управления (САУ). Рассмотрим сначала вопрос об определении АСУ. Чаще всего термин АСУ используется в литературе без определения. В некоторых случаях цитируется ГОСТ 19675-74, согласно которому АСУ - это "человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности". Главный недостаток данного определения состоит в том, что термин АСУ в нем никак не соотносится с более общим понятием - "система управления". Кроме того, определение относится скорее к автоматизированным информационным системам, представляющим собой лишь частный случай АСУ, и под него не подходят, например, системы, в которых сбор и обработка информации осуществляются вручную, а автоматизируется процесс выдачи управляющих воздействий - как в системе управления, связанной с работой экскаватора. Заметим также, что сбор и обработка информации в АСУ осуществляется прежде всего не для оптимизации, а для реализации управления объектом, оптимизация же происходит в результате автоматизации управляющего объекта системы управления при ее развитии.
Введем и будем далее пользоваться следующим определением:
АСУ - это система управления, управляющий объект которой является автоматизированным.
Очевидно, что введенное определение основывается на рассмотренных ранее понятиях системы управления, ее управляющего объекта и на понятии автоматизированного объекта. Если проанализировать взаимосвязь всех понятий, использованных при выводе определения АСУ, то можно построить схему, представленную ниже. На схеме знаком (*) изображаются различные понятия, а их взаимосвязи означают:
Взаимосвязь понятий, использованных при определении АСУ
Аналогично АСУ может быть введено понятие автоматизированной информационной системы (АИС):
АИС - это информационная система, управляющий объект которой является автоматизированным.
Заметим, что АИС удовлетворяет определению АСУ и может рассматриваться как ее разновидность. Синонимами являются понятия "автоматизированная система обработки информации" (АСОИ), "автоматизированная система обработки данных" (АСОД).
Помимо АСУ две другие важнейшие разновидности систем управления могут быть введены следующим образом:
САУ - это система управления, управляющий объект которой является автоматическим.
Система управления называется ручной, если ее управляющий объект является неавтоматизированным.
Классификация подсистем АСУ
Как правило, АСУ - это сложная система, в которой выделяется большое число внутренних объектов, многие из которых являются подсистемами. Поэтому для облегчения ее рассмотрения как при синтезе (на этапе планирования, а также в ходе перепроектирования на этапе оперативного управления), так и при анализе в ходе функционирования (на этапе оперативного управления) принято выделять типовые подсистемы АСУ, т.е. подсистемы, входящие во многие АСУ. Рассмотрим наиболее общие типовые подсистемы.
Различают функциональную и обеспечивающую части АСУ.
Функциональная часть - это совокупность так называемых функциональных подсистем некоторой АСУ, в каждой из которых решается одна из задач (выполняется одна из функций) технологии управления.
Каждая функциональная подсистема, таким образом, представляет собой некоторую систему управления, являющуюся подсистемой АСУ, хотя данная подсистема сама может и не относиться к классу АСУ, если решаемая в ней задача не требует применения автоматов.
Выделение в АСУ функциональных подсистем напрямую связано с декомпозицией решаемой в системе задачи управления. Поэтому функциональная часть АСУ представляет собой иерархическую систему, элементами которой являются вложенные друг в друга функциональные подсистемы.
Обеспечивающая часть - это совокупность обеспечивающих подсистем некоторой АСУ, которые выделяются независимо от решаемых в АСУ задач, а в соответствии с каким-либо иным системообразующим фактором. Поэтому обеспечивающие подсистемы не являются системами управления, хотя и может быть произведена их декомпозиция по входимости в различные функциональные подсистемы. Каждая обеспечивающая подсистема называется также обеспечением АСУ.
Принято выделять следующие виды обеспечения АСУ:
1. Информационное обеспечение - это одна или несколько информационных баз, хранящих данные для решения всех задач технологии управления, а также для перепроектирования АСУ.
2. Лингвистическое обеспечение - это система научно-технических терминов и других языковых средств, используемых в АСУ.
3. Техническое обеспечение (или комплекс технических средств - КТС АСУ) - это система всех технических устройств (в первую очередь - автоматов), применяемых в АСУ.
4. Математическое обеспечение - это система математических методов и моделей , используемых в АСУ, а также алгоритмов решения задач технологии управления.
5. Программное обеспечение - это система программ для функционирования всех автоматов КТС АСУ.
6. Организационное обеспечение - это система, элементами которой являются люди или коллективы (службы), входящие в управляющий объект АСУ, а связями - производственные отношения между ними, включающие отношения подчиненности. Таким образом, организационное обеспечение АСУ представляет собой иерархическую организационную систему.
При необходимости иногда выделяют и другие виды обеспечения АСУ: алгоритмическое, правовое и т.п.
Разработка функциональной и обеспечивающей частей составляет основу проектирования любой АСУ.
Разновидности АСУ
В качестве разновидностей АСУ могут быть рассмотрены любые системы, которые удовлетворяют сразу двум определениям: определению АСУ и определению одной из рассмотренных ранее разновидностей систем управления. Таким образом могут быть выделены открытыеи развивающиеся АСУ, АИС, автоматизированные системы организационного управления (АСОУ) и т.п.
Однако ряд разновидностей систем управления принято выделять только для АСУ. Рассмотрим важнейшие из них:
1. АСУП (АСУ предприятием) - это АСУ, объектом управления в которой является процесс производства продукции на некотором предприятии и ее последующей продажи, а целью управления - готовая продукция, отгруженная предприятием покупателю. АСУ данного вида можно в свою очередь классифицировать по типам предприятий (машиностроительных, легкой промышленности, малых и т.п.), характеру производства (с непрерывным, дискретным и непрерывно-дискретным производством) и другим признакам.
2. АСУ ТП (технологическим процессом) - это АСУ, в объект управления которой (так называемый технологический объект управления - ТОУ) включаются различные технические устройства (технологическое оборудование) и основное управление сводится к управлению данными устройствами (заданию значений регулируемых параметров, переключению режимов и т.п.). Таким образом, человек в АСУ ТП взаимодействует с объектом управления только через технологическое оборудование, которое образует вместе с объектом (или управляемым процессом) так называемый технологический процесс. При управлении технологическим процессом в АСУ ТП используются автоматы, следовательно, в АСУ данного вида управление одними автоматами может осуществляться при помощи других, например, управление оборудованием ядерного реактора с помощью ЭВМ.
Отметим, что подход, реализуемый в АСУ ТП, является иногда полезным, т.к. позволяет свести задачу управления каким-либо объектом к управлению оборудованием, однако, методологически небезупречным, поскольку новое состояние оборудования является все же дополнительной целью, которую не следует смешивать с основной - новым состоянием управляемого процесса.
3. САПР (система автоматизированного проектирования) - это АСУ, целью управления в которой является готовый проект некоторого создаваемого объекта (например, новой АСУ), а объектом управления - процесс детализации этого проекта в ходе его получения. Основное управление в САПР называется проектированием.
В приведенном определении под проектом понимается модель цели первого вида, которая обеспечивает человека информацией, достаточной для достижения данной цели. Вообще говоря, моделями, а, значит, и проектами могут быть любые материальные или духовные объекты, но на практике под проектом часто понимают модель исключительно в виде документа или комплекта документов на бумажном или машинном носителях.
4. АСОИУ (автоматизированная система обработки информации и управления) - это АСУ, по крайней мере одна функциональная подсистема которой является АСОИ (автоматизированной системой обработки информации). Данное определение по своему содержанию близко к определению АСУ по ГОСТ 19675-74.
5. ИАСУ (интегрированная АСУ) - это АСУ, рассматриваемая как объединение двух или более функциональных подсистем, относящихся к различным классам или разновидностям АСУ (таким, как рассмотренные выше). Иногда интегрированные АСУ некорректно обозначают как ИСАУ (интегрированные системы автоматизированного управления). Как правило, система управления на любом крупном предприятии (т.е. АСУП) является ИАСУ.
Похожие работы
... и контракторов. Внедрение интегрированной системы управления позволит компании эффективно решить данную задачу, так как ИСУ основывается на новейших разработках в области управленческого планирования и информационных технологий, применяемых крупными компаниями Западной Европы и США. Одной из основных предпосылок ИСУ является ведение управленческого и финансового документооборота в соответствии с ...
... друга. Все это позволяет рассматривать туризм как высокоинтегрированную услугу, что делает его еще более восприимчивым для применения информационных технологий в организации и управлении. Глава 2. Информационные технологии в туризме Калининградской области 2.1. Системы резервирования Как известно, туристский продукт представляет собой комплекс различных услуг путешественнику, и ...
... из этих средств программные продукты и назовем их инструментарием, а для большей четкости можно его конкретизировать, назвав программным инструментарием информационной технологии. Определим это понятие: Инструментарий информационной технологии — один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную ...
... в свою очередь неизбежно накладывает отпечаток на принципы установления цен на рынке информационных продуктов. В ряде случаев информация распределяется минуя сферу рынка, и потребители получают ее бесплатно. Глава 2 Новые информационные технологии В настоящее время информация в самом широком смысле является важнейшим стратегическим ресурсом, особенно в сфере экономики. Процессы, активно ...
0 комментариев