Класифікація автоматизованих систем управління

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст

Введення. 2
1. Класифікація АСУ .. 3
1.1. Інформаційні системи .. 3
1.2. Керуючі системи .. 4
2. Ознаки класифікації АСУ .. 6
2.1. Критерії класифікації. 6
2.2. Класифікація систем та автоматизація управління складними системами 8
Висновок. 15
Список літератури .. 16

Введення

АСУ - це, як правило, система «людина-машина», покликана забезпечувати автоматизований збір і обробку інформації, необхідний для оптимізації процесу управління. На відміну від автоматичних систем, де людина повністю виключений з контуру управління, АСУ передбачає активну участь людини в контурі управління, який забезпечує необхідну гнучкість і адаптивність АСУ.
Залежно від ролі людини в процесі управління, форм зв'язку і функціонування ланки «людина-машина», оператором і ЕОМ, між ЕОМ і засобами контролю і управління всі системи можна розділити на два класи:
1. Інформаційні системи, що забезпечують збір та видачу в зручному вигляді інформацію про хід технологічного чи виробничого процесу. У результаті відповідних розрахунків визначають, які дії, що управляють слід зробити, щоб керований процес протікав найкращим чином. Основна роль належить людині, а машина відіграє допоміжну роль, видаючи для нього необхідну інформацію.
2. Керуючі системи, які забезпечують поряд зі збором інформації видачу безпосередньо команд виконавцям або виконавчим механізмам. Керуючі системи працюють звичайно в реальному масштабі часу, тобто в темпі технологічних або виробничих операцій. У керуючих системах найважливіша роль належить машині, а людина контролює і вирішує найбільш складні питання, які з тих чи інших причин не можуть вирішити обчислювальні засоби системи.

1. Класифікація АСУ

1.1. Інформаційні системи

Мета таких систем - отримання оператором інформації з високою вірогідністю для ефективного прийняття рішень. Характерною особливістю для інформаційних систем є робота ЕОМ в розімкнутої схемою управління. Причому можливі інформаційні системи різного рівня.
Інформаційні системи повинні, з одного боку, надавати звіти про нормальний хід виробничого процесу і, з іншого боку, інформацію про ситуації, викликаних будь-якими відхиленнями від нормального процесу.
Розрізняють два види інформаційних систем: інформаційно-довідкові (пасивні), які постачають інформацію оператору після його зв'язку з системою за відповідним запитом, і інформаційно-радять (активні), які самі періодично видають абоненту призначену для нього інформацію.
В інформаційно довідкових системах ЕОМ необхідна тільки для збору та обробки інформації про керований об'єкт. На основі інформації, переробленої в ЕОМ і наданої в зручній для сприйняття формі, оператор приймає рішення щодо способу управління об'єктом.
Системи збору і обробки даних виконують в основному ті ж функції, що і системи централізованого контролю і є більш високою ступінню їх організації. Відмінності мають переважно якісний характер.
В інформаційно-радять системах поряд зі збором і обробкою інформації виконуються наступні функції:
визначення раціонального технологічного режиму функціонування за окремими технологічними параметрами процесу;
визначення керуючих впливів по всіх або окремих параметрах процесу;
визначення значень (величин) установок локальних регуляторів.
Дані про технологічних режимах і керуючих впливах надходять через засоби відображення інформації у формі рекомендацій оператору. Прийняття рішень оператором грунтується на власному розумінні ходу технологічного процесу і досвіду управління ім. Схема системи порадника збігається зі схемою системи збору та обробки інформації.

1.2. Керуючі системи

Керуюча система здійснює функції управління за визначеними програмами, заздалегідь передбачають дії, які повинні бути зроблені в тій чи іншій виробничій ситуації. За людиною залишається загальний контроль і втручання в тих випадках, коли виникають непередбачені алгоритмами управління обставини. Керуючі системи мають кілька різновидів.
Супервизорного системи управління. АСУ, яка функціонує в режимі супервизорного управління, призначена для організації багатопрограмного режиму роботи ЕОМ і представляє собою дворівневу ієрархічну систему, що володіє широкими можливостями і підвищеною надійністю. Управляюча програма визначає очевидність виконання програм і підпрограм і керує завантаженням пристроїв ЕОМ.
Системи прямого цифрового керування. ЕОМ безпосередньо виробляє оптимальні керуючі впливи і за допомогою відповідних перетворювачів передає команди управління на виконавчі механізми. Режим прямого цифрового керування дозволяє застосовувати більш ефективні принципи регулювання і управління і вибирати їх оптимальний варіант; реалізувати оптимізують функції і процес адаптації до змін зовнішнього середовища і змінним параметрами об'єкта управління; знизити витрати на технічне обслуговування та уніфікувати засоби контролю і управління.

2. Ознаки класифікації АСУ

2.1. Критерії класифікації

Класифікація АСУ істотним чином залежить від критеріїв класифікації.
По виду використовуваної керуючим пристроєм інформації розрізняють розімкнуті та замкнуті АСУ: в розімкнутих системах відсутній зворотний зв'язок між виходом об'єкта управління та входом керуючого пристрою. У таких системах керована величина не контролюється. При наявності зворотного зв'язку об'єкт управління і керуючий пристрій утворюють замкнутий контур, який би автоматичний контроль за станом об'єкта управління.
За характером зміни задає впливу АСУ можна віднести до наступних видів:
- Автоматичної стабілізації, що задає вплив в яких постійно; ці системи призначені для підтримки сталості деякого фізичного параметра (температури, тиску, швидкості обертання і т.д.);
- Програмного управління, що задає вплив у яких змінюється за будь-яким заздалегідь відомим законом (наприклад, за певною програмою може здійснюватися зміна швидкості обертання електроприводу, зміна температури виробу при термічній обробці і т.д.);
- Стежать, що задає вплив у яких змінюється за довільним, заздалегідь невідомому законом (використовуються для управління параметрами об'єктів управління при зміні зовнішніх умов).
В останні роки все більшого значення набувають адаптивні АСУ, що характеризуються дією на об'єкт управління яких-небудь абсолютно невідомих факторів. У результаті виникає необхідність вирішення завдання управління в умовах невизначеності вихідних даних для прийняття рішення про керуючих впливах. Ці системи можуть пристосовуватися до змін зовнішнього середовища і самого об'єкта управління, а також покращувати свою роботу в міру накопичення досвіду, тобто інформації про результати управління.
У свою чергу адаптивні АСУ поділяються на:
- Оптимальні, які забезпечують автоматичну підтримку в об'єкті управління найпродуктивніший режим;
- Які самостійно, параметри об'єкта управління у яких не залишаються незмінними, а перетворюються при зміні зовнішніх умов;
- Самоорганізуються, алгоритм роботи у яких не залишається незмінним, а удосконалюється при зміні параметрів об'єкту управління і зовнішніх умов;
- Самообучающиеся, які аналізують накопичений досвід управління об'єктом і на підставі цього автоматично вдосконалюють свою структуру і спосіб управління.
За характером дії АСУ підрозділяють на безперервні і дискретної дії. У безперервних АСУ при плавній зміні вхідного сигналу також плавно змінюється і вихідний сигнал. У дискретних АСУ при плавній зміні вхідного сигналу вихідний сигнал змінюється стрибкоподібно. Методи управління, засновані на застосуванні цифрової техніки, завжди приводять до дискретних АСУ.
За характером зміни параметрів сигналів АСУ можна розділити на лінійні та нелінійні, стаціонарні і нестаціонарні. За кількістю самих параметрів АСУ є одновимірними або багатовимірними (багатопараметричних).
Необхідно відзначити, що класифікацію АСУ можна побудувати і на основі інших критеріїв, наприклад, можна класифікувати АСУ з фізичної сутності системи або її основних ланок, по потужності виконавчого пристрою і т.д. Кожен із згаданих способів класифікації АСУ частіше за все є незалежним від інших. Це означає, що кожен з них можна представити як шкалу в багатовимірному фазовому просторі, тоді конкретним АСУ в цьому просторі будуть відповідати точки або певні області.

2.2. Класифікація систем та автоматизація управління складними системами

Перш за все система - це цілісна сукупність деяких елементів, не зводиться до простої суми своїх частин, тобто представляє собою щось більше, ніж просто суму частин. Це щось, якого немає у частинах системи, взятих самих по собі, і абсолютно необхідне, щоб елементи утворили систему, являє собою інтегрує початок.
Інтегрує початок може бути як об'єктивним, так і суб'єктивним, а системи, відповідно, природними і штучними. Штучна система є засіб досягнення мети. Але й природні, наприклад, екологічні системи, людина, як правило, розглядає з точки зору того, що вони можуть йому дати або якими вони повинні бути, щоб забезпечити людині певні бажані умови, тобто знову ж таки з точки зору відповідності певним цілям.
Різні моделі систем відрізняються тим, наскільки повно в цих моделях відображені знання розробників моделі про внутрішню будову модельованих систем, і наскільки ці моделі є придатними для застосування з точки зору досягнення цілей АСУ.
Найпростішим (повністю феноменологічної) моделлю системи є модель "чорного ящика" [273]. Так називають систему, про яку зовнішньому спостерігачеві доступні лише вхідні та вихідні параметри, а внутрішня структура системи і процеси в ній невідомі. Вхідні параметри можна розглядати як дії, що управляють, а бажані значення вихідних - як мету управління. Ряд важливих висновків про поведінку системи можна зробити, спостерігаючи тільки її реакцію на дії, тобто спостерігаючи залежності між змінами вхідних і вихідних параметрів. Такий підхід відкриває можливості вивчення систем, пристрій яких або зовсім невідоме, або занадто складно для того, щоб можна було за властивостями складових частин і зв'язків між ними зробити висновки про поведінку системи в цілому. Тому поняття "чорний ящик" широко застосовується при вирішенні задач ідентифікації та моделюванні реакції на керуючий вплив в АСУ складними об'єктами управління.
Важливо розуміти, що "чорний ящик" представляє собою саме систему, причому в загальному випадку, складну систему. З цього випливає дуже важливий висновок: оптимізувати якоїсь окремо взятий вихідний параметр не можна, так як це може призвести до знищення всієї системи, тобто вихідні параметри необхідно розглядати системно, тобто в єдності, комплексі.
Незважаючи на свою уявну простоту, побудова моделі "чорного ящика" не є тривіальним завданням. Справа в тому, що будь-яка реальна система взаємодіє із середовищем безліччю способів. Будуючи модель системи, з цього незліченної безлічі зв'язків відбирають кінцеве їх число і включають їх до списку входів і виходів. Критерієм відбору при цьому є цільове призначення моделі, істотність тій чи іншій зв'язку для досягнення мети. Те, що істотно і важливо, включається в модель, а те, що не суттєво і не важливо - не включається.
Але проблема якраз і полягає в тому, що насправді заздалегідь нікому не може бути точно відомо, які вхідні параметри істотно впливають на вихідні цільові параметри, а які ні. Це можна дізнатися, статистично дослідивши еволюцію деякого об'єкта протягом тривалого часу, що проблематично, або вивчивши достатню кількість аналогічних об'єктів, що знаходяться на різних стадіях своєї еволюції, тобто варіабельних конкретних "миттєвих" реалізацій аналогічних об'єктів управління.
Але навіть якщо така інформація є, то математично її обробити, наприклад із застосуванням факторного аналізу, також далеко не просто, тому що звичайно розмірність реальних завдань набагато (на кілька порядків) перевершує можливості стандартних статистичних методів і пакетів.
Більш розвиненою, ніж "чорний ящик" є модель складу системи, у якій перераховуються складові її елементи і підсистеми. Сукупність необхідних і достатніх для досягнення цілей управління елементів і підсистем з певними відносинами між ними називається структурою системи.
Підсумовуючи моделі "чорного ящика", складу і структури, на думку авторів, можна дати наступне синтетичне визначення системи: "Система є сукупність взаємопов'язаних елементів, відособлена від середовища і взаємодіє з нею як єдине ціле для досягнення певної об'єктивної або суб'єктивної мети".
Існують різні підходи до класифікації систем:
- За походженням: штучні, змішані і природні;
- За ступенем вивченості структури (наявності інформації): "чорний ящик", непараметрізованний клас, параметризованих клас, "білий ящик";
- За способом управління: керовані ззовні, самоврядні, з комбінованим керуванням;
- По ресурсній забезпеченості управління: енергетичні ресурси (звичайні та енергокрітічние), матеріальні ресурси (малі і великі), інформаційні ресурси (прості і складні).
При нестачі апріорної інформації про складне об'єкті управління побудова його змістовної моделі важко. У цих умовах, на думку авторів, можна, використовуючи модель "чорного ящика", яка передбачає мінімум знань про структуру і зв'язках вхідних і вихідних параметрів модельованого об'єкта.
При побудові цієї моделі вихідні параметри визначаються виходячи з цілей управління, а проблема вибору вхідних параметрів, значимо впливають на вихідні, в принципі може вирішуватися різними методами, наприклад, такими як: багатофакторний аналіз, дискримінантний аналіз, методи перевірки статистичних гіпотез, методи теорії інформації.
У даній роботі пропонуються різні варіанти класифікації параметрів, в залежності від того, які стану об'єкта управління і середовища вони характеризують і в якій мірі вони залежать від людини.
Наприклад, параметри можуть бути розділені на чотири групи, що характеризують:
1. Передісторію об'єкта управління і навколишнього середовища.
2. Характеристику актуального стану об'єкта управління (яке розглядається як вихідний стан СОУ) і середовища.
3. Не залежать від людини фактори.
4. Залежать від людини фактори (керуючі впливу на об'єкт управління).
Ця класифікація дозволяє вивчити вплив на досягнення цілей управління кожної з перерахованих груп чинників і виділити найбільш істотні фактори як у кожній групі, так і по всіх групах в цілому. Для цієї мети в даному дослідженні пропонується застосувати ітераційні методи зниження розмірності простору ознак зі змінним кроком, засновані на максимізації середньої кількості інформації, яка система одержує при пред'явленні їй ознак об'єктів навчальної та розпізнається вибірки [196].
Розглянемо співвідношення поняття "фактор", широко застосовується в цьому дослідженні, і поняття "управляє", традиційного для теорії АСУ. У даному дослідженні з єдиних позицій розглядаються всі причини, що впливають на перехід СОУ в різні стани, в тому числі цільові. Звичайно, це перш за все дії, що управляють. Але це і фактори середовища, причому не тільки актуальні, але і майбутні (прогнозовані). Це і стану самого СОУ, як минулі (СОУ розглядається як автомат з пам'яттю), так і актуальні, а також прогнозовані. Серед усіх цих факторів є і залежні від людини, які він може використовувати в якості керуючих впливів, а також і не залежні від нього, без урахування яких, однак, управління СОУ стане менш надійним. Всі ці фактори і розглядаються в запропонованій моделі. Тому природно, що в даному дослідженні поняття фактор тлумачиться ширше, ніж термін "управляє".
Більш пильної уваги заслуговує також класифікація систем по ресурсній забезпеченості управління. Для того, щоб модель реально запрацювала, або, як кажуть була актуалізована, необхідні витрати різних ресурсів, перш за все енергетичних, матеріальних, інформаційних, фінансових, а також інших.
Звичайно, ресурсна забезпеченість змінюється з плином часу, що пов'язано насамперед з удосконаленням комп'ютерної техніки та інформаційних систем, а також залежить від можливостей конкретних дослідників і розробників. Тому класифікація цього типу, безумовно, є відносною. Незважаючи на це, подібна класифікація має практичну цінність.
Великий називається система, поведінка якої визначається всією сукупністю її елементів, що взаємодіють між собою, жоден з яких не є визначальним [112, 273]. У даному контексті термін "велика" означає не просторові розміри системи, а велика кількість її елементів. При моделюванні великих систем виникає проблема високої розмірності опису. Наприклад, якщо застосовується багатофакторна модель, то обчислювальні та понятійні (пов'язані з інтерпретацією) труднощі виникають вже при кількості факторів від семи до десяти. У той же час багато реальні завдання вимагають врахування багатьох сотень і навіть тисяч різних факторів.
Відомі два способи перекладу великих систем у розряд малих: використання більш потужних обчислювальних засобів (комп'ютерів і програмних систем) або здійснення декомпозиції багатовимірної задачі на сукупність слабо пов'язаних задач меншої розмірності (якщо характер завдання це дозволяє). Якщо існує можливість згрупувати елементи системи в незначна кількість підсистем, кожна з яких надає цілком певне істотний вплив на поведінку системи в цілому, а з іншими підсистемами мало взаємодіє, то цим самим опис функціональної структури системи істотно спрощується.
На практиці найчастіше дослідник самостійно вирішує неформалізуємим шляхом, які чинники він буде досліджувати, а які ні.
Нагадаємо ключове для нашого викладу визначення складної системи. Складною називається система, адекватне моделювання якої вимагає врахування відсутньою або недоступної інформації [273]. Необхідно спеціально відзначити, що дане визначення складної системи вважається класичним. Складний об'єкт управління (СОУ) - це об'єкт управління, що є складною системою. У контексті даного дослідження несуттєво, чи є СОУ динамічним, статичним, стохастичним і т.д. Але ці варіанти породжують окремі випадки, деякі з яких конкретизуються в дослідженні.
Якщо управління призводить до несподіваних, непередбачених або небажаних результатів, тобто відрізняється від очікуваних (прогнозованих) відповідно до моделі, то це пояснюється браком суттєвої інформації, що породжує неадекватність моделі й інтерпретується як складність системи. Таким чином, простота чи складність системи відносна і вказує на достатність або недостатність інформації про систему в діючій моделі цієї системи, тобто пов'язана з можливістю побудови адекватної моделі.
Між великими і складними системами є багато спільного: дуже часто великі системи одночасно є і складними. Але є і суттєва відмінність між ними: адекватне моделювання великих систем виявляється можливим при задоволенні високих вимог до інструментів обробки (комп'ютерів і програмним системам), тоді як при моделюванні складних систем виникають більш фундаментальні проблеми, пов'язані з нестачею значимої інформації.

Висновок

Проектування систем управління відіграє важливу роль у сучасних технологічних системах. Вигоди від її вдосконалення систем управління в промисловості можуть бути величезні. Вони включають поліпшення якості виробу, зменшення споживання енергії, мінімізацію максимальних витрат, підвищення рівнів безпеки та скорочення забруднення навколишнього середовища. Труднощі тут полягає в тому, що ряд найбільш передових ідей має складний математичний апарат. Можливо, математична теорія систем - одне з найбільш істотних досягнень науки ХХ століття, але її практична цінність визначається вигодами, які вона може приносити. Проектування і функціонування автоматичного процесу, призначеного для забезпечення технічних характеристик, таких, наприклад, як прибутковість, якість, безпеку і вплив на навколишнє середовище, вимагають тісного впливу фахівців різних дисциплін.
Інтенсивне ускладнення і збільшення масштабів промислового виробництва, розвиток економіко-математичних методів управління, впровадження ЕОМ в усі сфери виробничої діяльності людини, що володіють великим швидкодією, гнучкістю логіки, значним обсягом пам'яті, послужили основою для розробки автоматизованих систем управління (АСУ), які якісно змінили формулу управління, значно підвищили його ефективність. Переваги комп'ютерної техніки виявляється у найбільш яскравій формі при збиранні та обробці великої кількості інформації, реалізації складних законів управління.

Список літератури

1. Анхімюк В.Л., Олейко О.Ф., Міхєєв М.М. «Теорія автоматичного керування». - М.: Дизайн ПРО, 2002. - 352 с.: Іл.
2. Бесекерскій В.А., Попов О.П. «Теорія систем автоматичного управління. - 4-е вид., Перераб. і доп. - СПб.: Професія, 2003. - 747 с.
3. Гудвін Г.К., С.Ф. Гребе, М.Е. Сальдаго «Проектування систем управління»; пер. з англ. - М.: БІНОМ, Лабораторія знань, 2004. - 911 с.
4. Теорія автоматичного керування: Учеб. для машинобудівн. спец. вузів / В.М. Брюханов, М.Г. Косів, С.П. Протопопов та ін; Під ред. Ю.М. Соломенцева. - 3-е вид., Стер. - М.: Вищ. шк.; 2000. - 268 с.: Іл.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Реферат
44.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Стандарти автоматизованих систем управління в банку
Історія автоматизованих систем управління підприємствами АСУП
Розробка проекту заходів щодо впровадження автоматизованих систем управління бізнесом в ресторані
Класифікація методів дослідження систем управління
Проектування автоматизованих інформаційних систем
Технічне забезпечення автоматизованих інформаційних систем
Типові структури автоматизованих систем бухгалтерського обліку
Технічні засоби автоматизованих складських систем АСС
Розробка ефективних систем захисту інформації в автоматизованих системах
© Усі права захищені
написати до нас