
- •Кафедра автоматизации и информационных систем
- •Содержание
- •Введение
- •Общие сведения
- •Совет директоров
- •Продукция
- •Производственные мощности
- •Контроль качества
- •Продукция
- •Производственные мощности
- •Контроль качества
- •Продукция
- •Производственные мощности
- •Контроль качества
- •Продукция
- •Производственные мощности
- •Контроль качества
- •Продукция
- •Производственые мощности
- •Контроль качества
- •Управляющий объект
- •Исполнительная дирекция
- •Объект управления
- •Краткая характеристика структуры и основных компонентов асу Понятия и определения. Основные принципы построения асу
- •Системные принципы построения асу
- •Структура и функции системы управления
- •Основные информационные функции
- •Основные управляющие функции
- •Асу промышленными объектами
- •Структура асу на промышленном предприятии
- •Краткая характеристика асутп
- •Классификация асу
- •Функции асу тп
- •1. Информационные:
- •2. Управляющие:
- •Структуры систем автоматического регулирования
- •Сар по отклонению
- •Сар по контролируемым возмущениям
- •Методика Ротача, расчёт приведённых возмущений, автокорреляционная функция.
- •Формирование задания.
- •Выбор метода синтеза системы регулирования.
- •Алгоритм моделирования синтезированной системы регулирования.
- •Коэффициент автокорреляции
- •7. Математическое моделирование системы регулирования по возмущению Постановка задачи
- •Описание системы регулирования по возмущению
- •Математическая модель системы регулирования по возмущению
- •Вывод закона регулирования
- •Алгоритм моделирования системы регулирования по возмущению
- •Программная реализация
- •Запаздывание в канале управления меньше, чем в канале возмущения
- •Запаздывание в канале управления больше, чем в канале возмущения.
- •8. Математическое моделирование системы регулирования по возмущению
- •Моделирование системы регулирования по отклонению
- •Поиск оптимальных настроек регулятора модели системы регулирования по отклонению методом покоординатного спуска.
- •Поиск оптимальных настроек формирующего фильтра системы регулирования по отклонению методом покоординатного спуска
Структура и функции системы управления
Процесс принятия управляющих решений при управлении любым объектом связан с количественной оценкой внешних условий (внешних воздействий), состояния объекта и его выходов, и принятием на основе этих количественных оценок решений о численной величине управляющих воздействий на объект.
Если рассмотреть идеализированный случай, когда цели системы не меняются, характеристики внешней среды не меняются (в том числе свойства материальных, энергетических и информационных потоков, перерабатываемых в данном технологическом процессе), и если не меняются свойства элементов, входящих в структуру системы, то, вероятно, нет нужды и управлять однажды запущенным технологическим процессом.
В реальности любой технологический процесс (материальный или информационный) подвержен влиянию возмущающих воздействий, обусловленных как изменением свойств внешней среды (в виде изменений характеристик перерабатываемых материальных и энергетических потоков, характеристик информационных потоков (искажения, задания и т.д.), так и изменением характеристик элементов, входящих в структуру системы (износ агрегатов и технологического оборудования, сбои оборудования, реализующего информационную технологию, изменения настроений и отношений к работе персонала, реализующего те или иные технологические операции).
Возникает необходимость корректировок хода технологического процесса с тем, чтобы компенсировать влияние этих возмущений и обеспечить достижение стоящих перед системой целей. Для выполнения этих задач в систему вводятся элементы, обеспечивающие контроль за результатами выполнения технологического процесса в целом и по отдельным стадиям (операциям), за состоянием элементов, за изменением состояния внешней среды. По результатам контроля формируются управляющие воздействия, направленные на достижение целей системы. Эти воздействия могут иметь следующие разновидности:
координатные воздействия, направленные на изменение тех или иных характеристик материальных или энергетических потоков (расходов, соотношений), и информационных потоков (например, частоту поступления данных, объем информации – количество разного рода сведений);
параметрические воздействия, направленные на изменение характеристик тех или иных элементов, реализующих технологические операции.
Параметрические воздействия могут быть связаны с изменениями нормативов (в том числе допусков на режимные параметры), с изменениями пропускной способности элементов, в том числе и людей. В последнем случае эти воздействия называются мотивацией.
Когда ресурс координатных и параметрических воздействий исчерпан, формируются структурные управляющие воздействия – изменения схем соединений технологического оборудования и агрегатов (включая и замену части из них), изменения организационной структуры (реорганизация).
Таким образом, в функциональном плане нет принципиальных отличий в управлении технологическими, социально-техническими и социально-экономическими объектами. В любом случае приходится иметь дело с совокупностью материальных и информационно-технологических процессов (цех, завод, контора, банк, соцзащита…).
Любая управляющая система, независимо от её уровня иерархии, характера объекта управления и его организационной структуры, степени автоматизации, обречена на выполнение комплекса информационных и управляющих функций. Различия – чисто технические, связанные с физической и социальной природой процессов, способами и средствами контроля.
Принципы и способы управления объектом и, соответственно, функциональная структура систем управления в большой мере определяются возможностями получения информации о внешних условиях и состоянии элементов, реализующих технологический процесс, от результатов реализации этого процесса, нежели от физической природы процессов (технические, социальные и пр.).
Как уже отмечалось ранее (см. «Теорию информации»), процесс управления является информационным процессом. Рассмотрим основные этапы обращения информации в системе управления. Поскольку материальными носителями информации являются сигналы, то это будут этапы обращения сигналов. Детализируем рассмотренную на Рис. 1 схему системы управления.
В схеме на Рис.2 информационной системой ИС обеспечивается восприятие информации в процессе взаимодействия с объектом управления с ОУ, формирование и анализ сигналов измерительной информации, формирование данных, поступающих в управляющую систему УС.
Управляющей системой принимаются управляющие решения, в соответствии с которыми формируются сигналы (команды) управления исполнительными органами ИО. Исполнительные органы, в свою очередь являются системами управления, но более низкого уровня иерархии.
Рис. 2
В зависимости от степени формализации и автоматизации процессов в ИС, УС, ИО, участия в них человека, системы подразделяются на автоматические и автоматизированные.
Общее представление о характере информационных процессов в системе управления дает структурная схема на Рис. 3. Н этой схеме буквами W. P, Y, U и Q обозначены, соответственно, векторы:
контролируемых внешних входных воздействий объекта;
переменных (параметров) состояния объекта;
управляемых выходных воздействий объекта;
управляющих входных воздействий объекта;
целевой функции, определяющей требования к результатам функционирования системы.
Содержательная сущность, структура, состав, связи, модели и алгоритмы функционирования каждого из элементов представленной структурной схемы определяются характером решаемой задачи управления, требований к свойствам системы.
Один из основных системообразующих признаков это целевая функция Q, включающая в себя, в общем случае:
критерий качества управления – некоторую расчетную характеристику (величину), чаще всего векторную, численное значение которой характеризует степень достижения стоящей перед системой цели;
ограничения на величину и динамику изменения выходов и управляющих воздействий (на ресурсы управления).
Это - один из ключевых моментов постановки и решения задач алгоритмизации управления. Поэтому далее этот вопрос будет рассматриваться более детально на простейших примерах алгоритмизации задач контроля и регулирования при различных постановках задачи.