Раздел 1. Автоматизированные системы управления (асу)
Компьютер делает то, что вы просили, а не то, что вы хотели.
Управление и автоматизированные системы управления
Управление есть осуществление совокупности воздействий на управляемый объект, выбранных из множества возможных воздействий на основании программы управления и поступающей информации о поведении объекта и состоянии внешней среды для достижения заданной цели.
Схематично процесс управления может быть представлен следующим образом:
Рисунок 1.1 – Система управления одним процессом
Управляющими воздействиями следует называть те сигналы (команды), которые несут в себе информацию о требуемых воздействиях на управляемый объект. В процессе управления стремятся к некоторой заранее заданной цели или стараются реализовать некоторую предварительно заданную или вырабатываемую по ходу реализации процесса управления программу действий.
К функциям управления можно отнести следующие: планирование, учет, анализ, регулирование. Схематично взаимосвязь этих функций может быть представлена на рисунке, называемом контуром управления (рис.2.2).
Планирование – задание параметров функционирования управляемого процесса, обеспечивающих реализацию целей.
Учет – формирование информации о состоянии управляемого процесса.
Анализ – сравнение заданных (плановых) параметров функционирования объекта с учетными.
Регулирование – выработка параметров воздействия на управляемый процесс.
Рисунок 2.2 – Контур управления
Совокупность правил, по которым на основании переработки информации о цели управления, состоянии объекта управления или внешней среды вырабатывается управляющая информация о необходимой совокупности управляющих воздействий, называется алгоритмом управления. Алгоритм – это точное изложение последовательности действий над исходными данными, выполнение которых приводит к получению искомого результата.
Важнейшими свойствами алгоритма являются:
определенность – однозначность предписываемой последовательности действий, не допускающая произвольного ее толкования;
дискретность – расчлененность алгоритма на отдельные элементарные акты;
результативность – возможность получения решения за конечное число шагов;
инвариантность по отношению к вычислителю, означающая, что алгоритм может оставаться неизменным при выполнении предписываемых им вычислений человеком или машиной любого типа.
Алгоритмы могут быть записаны как в терминах русского языка, так и в виде логической схемы или в виде блок-схемы.
Математическое описание процесса управления называется алгоритмизацией процесса управления. Алгоритмизация какого-либо процесса осуществляется в следующей последовательности:
предварительный анализ задачи алгоритмизации и описания объекта;
структурное описание объекта;
анализ связи между его параметрами;
определение его основных характеристик;
моделирование процесса и проверка адекватности его математического описания реальному процессу;
анализ модели и выработка на ее основе рекомендаций по улучшению процесса управления;
разработка оптимальных алгоритмов;
проверка и корректировка алгоритмов управления в условиях эксплуатации действующей системы.
На основании разработанных алгоритмов проектируется детализированная программа для управления процессом, которая, например, в АСУ технологическими процессами закладывается в блоки памяти управляющих ЭВМ, реализующих ее посредством соответствующих технических и организационных подсистем.
При выполнении функций управления любой системой, любым процессом человек (или электронный автомат) на основании обработки и анализа информации, относящейся к этому процессу, принимает управленческое решение – некоторое предписание к действию (программа, приказ, комплекс физических управляющих воздействий и т.д.). Принятие управленческого решения всегда представляет собой выбор некоторой альтернативы из множества рассматриваемых. Это процесс выбора, включающий также разработку альтернатив, называется процессом принятия управленческого решения.
В настоящее время практически нет сферы деятельности человека, где бы не внедрялись автоматизированные системы управления (АСУ).
Система – это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, подсистем, объединенных единством цели (замысла) функционирования.
А вот еще одно определение понятия системы, данное И.В. Прангишвили в книге «Системный подход и общесистемные закономерности»:
«Система – совокупность взаимосвязанных элементов, которые объединены единством цели и функциональной целостностью, и при этом свойство самой системы не сводится к сумме свойств этих элементов. Объединение элементов в систему осуществляется в результате формирования согласованного взаимодействия (сложения усилий) в нечто новое, обладающее интегративным качеством, которым эти элементы до объединения не обладали».
Так что же такое автоматизированная система управления? Рассмотрим основные определения.