Автоматическая система управления это

Автоматизированные системы управления

Алексей Олегович Денега

Эксперт по предмету «Информационные технологии»

Задать вопрос автору статьи

Понятие автоматизированной системы управления

Автоматизированная система управления (АСУ) – сочетание комплекса программно-аппаратных средств и персонала, которые предназначены для управления различными процессами в масштабе технологического процесса, производства, предприятия.

АСУ применяют в энергетике, различных отраслях промышленности, транспорта и т.п. Автоматизированная система отличается от автоматической сохранением функций (например, не поддающихся автоматизации), которые должен выполнять человек (оператор).

В СССР первые АСУ были разработаны доктором экономических наук, профессором, член-корреспондентом НАН Белоруссии Н.И. Ведутой. В 1962–1967 годах он был руководителем внедрения первых в стране АСУ производством на машиностроительных предприятиях.

Сдай на права покаучишься в ВУЗе

Вся теория в удобном приложении. Выбери инструктора и начни заниматься!

Получить скидку 4 500 ₽

Первостепенной задачей АСУ является повышение эффективности управления объектом через рост производительности труда и совершенствование методов планирования процесса управления.

Цели автоматизации управления

Система управления может рассматриваться как совокупность взаимосвязанных управленческих процессов и объектов. В самом общем виде автоматизация управления выполняется для повышения эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления. Выделяют ряд целей автоматизации управления:

Состав АСУ

АСУ состоит из:

«Автоматизированные системы управления» 👇

Основные классификационные признаки

АСУ могут быть классифицированы по:

Функции АСУ

Функции АСУ устанавливаются в техническом задании создания определенной АСУ опираясь на анализ целей управления, конкретные ресурсы для их достижения, ожидаемый эффект от автоматизации и в соответствии со стандартами, которые распространяются на данный вид АСУ. Функции АСУ состоят в:

Необходимый набор действий выбирается в зависимости от вида создаваемой АСУ. Функции АСУ могут объединяться в подсистемы по различным признакам.

Функции при формировании управляющих действий:

Виды АСУ

Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу

Поиск по теме

Дата написания статьи: 02.06.2017

§ 3. Информационные связи в системах различной природы

Информация ценна не сама по себе, она нужна для того, чтобы обеспечить успешность некоторых целенаправленных действий. Планомерное воздействие на некоторый объект с целью достижения определённого результата называется управлением. Изучением процессов управления в живых и неживых системах занимается наука кибернетика.

Управление — это процесс целенаправленного воздействия на объект, осуществляемый для организации его функционирования по заданной программе.

С точки зрения кибернетики управление происходит путём информационного взаимодействия между управляющим объектом и объектом управления (рис. 1.10).

Прямая связь подразумевает передачу информации от управляющего объекта к объекту управления. Обратная связь — это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту. Назначение обратной связи — корректировка управляющих воздействий на объект управления в зависимости от его состояния.

Приведите примеры обратной связи, предусмотренной в бытовых приборах, в живых организмах, в обществе.

Все компоненты кибернетической системы управления имеются в организме животного и человека: мозг — управляющий объект, органы движения — объекты управления, нервная система — каналы информационной связи. Таким образом, животное и человек являются естественными (созданными природой) самоуправляемыми системами, т. е. системами, в которых управляющий объект и объект управления представляют собой единое целое.

Все системы управления можно разделить на:

Количество автоматизированных и автоматических систем вокруг нас неуклонно возрастает.

Общегосударственная автоматизированная система учёта и обработки информации

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 июня 2023 года; проверки требует 1 правка.

Общегосударственная автоматизированная система учёта и обработки информации (ОГАС) — предложенный, но так и не принятый к реализации руководством СССР проект системы автоматизированного управления экономикой СССР, основанной на принципах кибернетики и включающей в себя компьютерную сеть, связывающую вычислительные центры сбора и обработки данных во всех регионах страны.

В своей книге «Основы безбумажной информатики» разработчик системы В. М. Глушков даёт такое определение ОГАС:

Предложение о перестройке управления экономикой СССР путём создания общегосударственной автоматизированной системы управления народным хозяйством страны на основе ЕГСВЦ содержалось в письме Китова главе СССР Н. С. Хрущёву, которое он послал в ЦК КПСС 7 января 1959 г. В этом письме он предложил создать общенациональную компьютерную сеть многоцелевого назначения, предназначенную для планирования и управления экономикой в масштабе всей страны. Там же Китов предложил главе Правительства СССР, «чтобы дело не было пущено на самотёк», создать единый координирующий общесоюзный орган по разработке, внедрению и эксплуатации всех АСУ в стране — «Госкомупр». Китов был глубоко убеждённым сторонником того, что без создания такого управляющего государственного органа, подчиняющегося кому-нибудь из членов Политбюро ЦК КПСС, дело создания Общегосударственной АСУ страны будет обречено на неудачу. Китов считал, что создание Госкомупра позволило бы вести работы по АСУ по согласованным централизованным планам и было бы свидетельством того, что высшее руководство СССР «не на словах, а на деле» поддерживает создание общегосударственной автоматизированной системы управления народным хозяйством страны. В принципиальных спорах с ближайшими коллегами Китов прямо утверждал: «Без общесоюзного министерства АСУ, отчитывающегося непосредственно перед Политбюро», ничего с внедрением общегосударственной автоматизированной системы управления народным хозяйством страны не выйдет. Как известно, Госкомупр в СССР так создан и не был.

Руководство СССР частично поддержало предложения, содержавшиеся в письме Китова от 07.01.1959 — было принято совместное Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР (май 1959 г.) об ускоренном создании новых ЭВМ и широком их использовании в различных областях хозяйственной жизни. Однако, главное предложение Китова об автоматизации управления экономикой всего СССР на основе создания Единой государственной сети вычислительных центров (ЕГСВЦ) в этом Постановлении учтено не было.

Рукопись Анатолия Китова 1959 года относительно его проекта «Красная книга» — единой системы управления Народным хозяйством СССР и Вооружёнными силами страны.

Большой резонанс имело письмо Анатолия Ивановича Китова в правительственные инстанции в 1959 г., где им было выдвинуто предложение об объединении между собой ЭВМ, распределённых на территории всей страны, и о создании тем самым сети ВЦ общегосударственного значения в интересах народного хозяйства и обороны. По существу, предопределялось то, что впоследствии получило мировое развитие и сейчас называется Grid-технологиями − объединение многих вычислительных ресурсов для решения задач глобального масштаба.

В 1959—1962 гг. Китов продолжает отстаивать и пропагандировать свои взгляды в его докладах и публикациях. Важное значение имел сделанный им в 1959 году доклад «О возможностях автоматизации управления народным хозяйством» на Всесоюзной конференции по математике и вычислительной технике — первый в стране доклад по тематике АСУ. Это подчёркивал и В. М. Глушков в своих лекциях, которые он читал в Академии управления народным хозяйством для управленцев СССР высшего звена. Позднее, этот первый в стране доклад по АСУ в виде отдельной статьи был опубликован в 1961 году. Одной из ключевых для будущей ОГАС стала опубликованная Китовым в 1961 г., в преддверии XXII съезда КПСС, статья по АСУ страны (16). Это была пионерская основополагающая работа о насущной необходимости перестройки в СССР технологии управления путём создания Общегосударственной автоматизированной системы управления национальной экономикой. В статье вся советская экономика интерпретировалась как «сложная кибернетическая система, которая включает огромное число взаимосвязанных контролируемых циклов». Китов предлагал оптимизировать функционирование этой системы, создавая большое количество распределённых по всей территории Советского Союза региональных вычислительных центров для того, чтобы собирать, обрабатывать и перераспределять экономические данные для эффективного планирования и управления. Как предлагал А. И. Китов — Объединение всех этих вычислительных центров в общенациональную сеть привело бы к созданию «Единой централизованной автоматизированной системы управления народным хозяйством страны». Эта публикация Китова обосновывала необходимость создания национальной системы автоматизации управления народным хозяйством страны на основе Единой государственной сети вычислительных центров страны. Эта статья А. И. Китова получила большой резонанс в Советском Союзе и за рубежом (в частности, в США, где была опубликована в известном журнале «Operations Research» (Vol.11, № 6, nov.-dec.) развёрнутая положительная рецензия, в которой особо выделялся раздел статьи «О Единой государственной сети вычислительных центров», посвящённый ЕГСВЦ.

С начала 1960-х годов Коммунистическая партия Советского Союза рассматривала возможность создания взаимосвязанной компьютеризированной системы распределения ресурсов на основе принципов кибернетики. Это развитие рассматривалось как основа для перехода к оптимальному планированию, которое могло бы стать основой более развитой формы социалистической экономики, основанной на информационной децентрализации и инновациях. Это рассматривалось как логическое продолжение, учитывая, что система материальных балансов ориентирована на быструю индустриализацию, которую Советский Союз уже достиг в предыдущие десятилетия.

К началу 1970-х годов идея ОГАС была оставлена ​​советским руководством, считавшим, что система угрожает партийному контролю над экономикой. К началу 1970-х годов официальный интерес к этой системе закончился.

Погибнуть оригинальной идее А. И. Китова не дал директор Института кибернетики АН УССР Виктор Михайлович Глушков (1923—1982). Он переосмыслил проект А. И. Китова и заручился в 1962 году поддержкой А. Н. Косыгина (работавшего в то время заместителем Председателя СМ СССР) активизации работ по созданию автоматизированных систем управления (АСУ). В стране началась масштабная кампания по созданию различных АСУ в государственных ведомствах и на предприятиях, которая захватила сотни тысяч советских граждан и продолжалась вплоть до начала Перестройки. С середины 1960-х годов и вплоть до своей кончины в январе 1982 фактическим идеологом многих работ по АСУ являлся В. М. Глушков. К середине 1964 года под его руководством группой советских учёных, в которую входил и А. И. Китов, был разработан предэскизный проект ЕГСВЦ (Единой государственной сети вычислительных центров). Китов в течение пяти лет был соратником и заместителем В. М. Глушкова по работам, проводимым в области автоматизированных систем управления в девяти оборонных министерствах СССР.

С начала 1970-х годов ЕГСВЦ стали называть ОГАС. ОГАС представлялся в качестве трёхуровневой сети с компьютерным центром в Москве, до 200 центров среднего уровня в других крупных городах и до 20 000 локальных терминалов в экономически значимых местах, обменивающиеся информацией в реальном времени с использованием существующей телефонной сети. Структура также позволит любому терминалу взаимодействовать с любым другим. Далее Глушков предложил использовать систему для перевода Советского Союза в новый тип экономики, используя систему электронных платежей. Проект провалился, потому что просьба Глушкова о финансировании 1 октября 1970 г. была отклонена.

Окончательный вариант структуры ОГАС в иллюстрации В. М. Глушкова. Данная концепция предполагала наличие централизованного (межведомственного) звена, выполняющего функции диспетчеризации и коммуникации сообщений.

Создание ОГАС задумывалось с учётом применяемых в СССР отраслевых методов управления экономикой. Планировалось, помимо территориальной системы Госснаба СССР, также создание территориальных АСУ союзных республик (РАСУ) во главе с вычислительными центрами (ВЦ) при республиканских Госпланах и территориальная сеть вычислительных центров ЦСУ СССР. В связи с переходом от территориальной структуры управления к отраслевой, правительство сочло расточительным вкладывать средства в создание дополнительных опорных вычислительных центров и возложило основную часть функций по оперативному управлению процессами управления текущими материальными потоками между субъектами производственной деятельности на территориальную систему Госснаба СССР. Её основной задачей считалось установление производственно-хозяйственных связей между предприятиями, что, возможно, позволяло бы формировать оптимальную структуру макротехнологического процесса производства в масштабах всего СССР и, как считали разработчики ОГАС, позволило бы осуществлять оперативный контроль за его реализацией.

Предполагалось, что ОГАС, будет базироваться на отраслевых АСУ (ОАСУ), которые планировались, чтобы обеспечить автоматизированное компьютерное экономическое управление в рамках каждой отдельной отрасли СССР с одной стороны, и территориальных АСУ, принадлежащих Госснабу СССР, ЦСУ СССР и Госпланам союзных республик с другой.

Между тем, стало известно, что «американцы ещё в 1966 году сделали эскизный проект информационной сети» и на 1969 год запланировали «пуск сети ARPANET» — предшественник Интернета.

Только «тогда, — пишет В. М. Глушков, — забеспокоились и у нас». Под руководством заместителя премьера, председателя ГКНТ В. А. Кириллина была создана новая комиссия «с участием министра финансов, министра приборостроения и др.».

Снова закипела работа. «Мы, — вспоминал В. М. Глушков, — предусматривали создание Государственного комитета по совершенствованию управления (Госкомупра)» и при нём «научного центра» из 10-15 институтов.

Ознакомившись с предложениями комиссии, Политбюро поддержало идею созданию ОГАС, разногласия вызвал только вопрос о том, как это сделать, в частности, нужен ли Госкомупр.

В конце концов комиссия пришла к выводу о необходимости подобного органа. Единственно, кто не подписал её предложения, был министр финансов В. Ф. Гарбузов. После этого проект комиссии был вынесен на заседание Политбюро, которое происходило 30 сентября 1970 г.

В результате было решено вместо самостоятельного Госкомупра создать Главное Управление по вычислительной технике при ГКНТ, а вместо «научного центра» — ВНИИ ПОУ.

Первоначально работа над этим проектом была засекречена. Впервые о ней было сообщено в печати только накануне XXIV съезда КПСС в начале 1971 г., когда в директивах девятого пятилетнего плана были упомянуты неведомые многим ОГАС и ГСВЦ.

Этот факт сразу же привлёк к себе внимание США. Профессор Массачусетского университета Лоуренс Грэхем вспоминал, как в 70е гг. ему «показали карту СССР, усеянную будущими взаимосвязанными компьютерными центрами».

Вскоре на страницах «Вашингтон пост» появилась статья Виктора Зорзы «Перфокарта управляет Кремлём», в которой говорилось: «Царь советской кибернетики академик В. М. Глушков предлагает заменить кремлёвских руководителей вычислительными машинами».

Откликнулась и английская «Гардиан», которая разъяснила, что проект В. М. Глушкова имеет своей целью создание глобальной электронной системы, способной «следить за каждым человеком». Эту статью радиоголоса «передавали раз пятнадцать на разных языках на Советский Союз и страны социалистического лагеря».

Таким образом, открыто продемонстрировав своё стремление парализовать работу советских учёных в этом направлении, западные средства массовой информации стали запугивать советскую интеллигенцию и руководство КПСС.

Одним из отражений этой борьбы можно рассматривать статью «США: уроки электронного бума», с которой выступил на страницах «Известий» заведующий отделом Института США и Канады Б. Мильнер. В ней доказывалось, что спрос на вычислительную технику в США прошёл свой пик и начал падать. Связано это с тем, что использовавшие ЭВМ для обработки информации и совершенствования управления фирмы не учли одного важного обстоятельства — электроника требует изменения самой системы управления. Этот вывод, считал автор, тем более необходимо учитывать в нашей стране.

Одновременно последовал ряд «докладных записок в ЦК КПСС от экономистов, побывавших в командировках в США», в которых «использование вычислительной техники для управления экономикой приравнивалось к моде на абстрактную живопись».

В этих условиях вместо того, чтобы заниматься проектом автоматизации системы управления, В. М. Глушков вынужден был тратить время на опровержение дезинформации, которую он называл «умело организованной американским ЦРУ». Окончательный удар по проекту В. М. Глушкова нанёс министр финансов В. Ф. Гарбузов, который заявил А. Н. Косыгину, что «Госкомупр станет организацией, с помощью которой ЦК КПСС будет контролировать, правильно ли Косыгин и Совет Министров в целом управляют экономикой». В связи с этим «была предпринята кампания на переориентации основных усилий и средств на управление технологическими процессами».

В начале 1980-х годов в стенах ВНИИПОУ (Всесоюзный научно-исследовательский институт проблем организации и управления) наконец-то появился том под названием «Технический проект системы ОГАС», который никем из руководителей не был утверждён и не был даже подписан В. М. Глушковым. Активность по продвижению идеи создания в СССР системы ОГАС практически всех её сторонников стала явно затухать после смерти 30-го января 1982 года Виктора Михайловича Глушкова. Лишь Анатолий Иванович Китов, который в то время работал заведующим кафедрой «Вычислительная техника и программирование» в МИНХ (ныне РЭУ) имени Г. В. Плеханова, ещё пытался что-то предпринять в плане убеждения руководителей перестройки (М. С. Горбачёва и других) в жизненной необходимости для СССР реализации проекта ОГАС, считая что именно этот проект может поддержать национальную экономику и спасти страну от краха, выразившегося позднее в её распаде.

С Главным вычислительным центром Госснаба СССР несколько лет сотрудничал лауреат Нобелевской премии по экономике Л. В. Канторович, пытаясь применить разработанные им математические методы оптимального планирования загрузки производственных мощностей. Можно также упомянуть, что программы оптимизации железнодорожных перевозок грузов промышленного назначения, разработанные в ВЦ Госснаба УССР, применялись также и рядом других территориальных ВЦ Госснаба СССР.

Критика и резонанс

Доктор экономических наук, главный научный сотрудник Института экономики РАН Т. Е. Кузнецова отмечает:

Однако вернемся в конец 60-х — начало 70-х годов, когда по подсказке Н. А. Цаголова, о чем повествует Г. Х. Попов, «ЦК воспользовался атаками на Гатовского (директора Института экономики АН СССР — Т. К.), чтобы послать в Институт экономики комиссию. Цаголов очень умно сам в комиссию не вошел. Ее возглавил наш декан (Экономического факультета МГУ — Т. К.) М. В. Солодков. И весь состав комиссии означал, что она будет „процаголовской“. Комиссия подготовила разгромную справку» (с.384). Далее Г. Х. Попов продолжает откровенничать: «Я тоже входил в состав этой комиссии. У меня к Институту экономики были свои счеты. Он — как я считал — не давал должного отпора наступлению Центрального экономико-математического института. А ЦЭМИ сначала вообще чуть ли не солидаризировался с моделью полной „АСУнизации“ страны академика В. М. Глушкова (модель предполагала замену всего аппарата управления экономикой сетью автоматизированных центров — АСУ). Потом ЦЭМИ перешел к другой модели — СОФЭ, — где все планирование и управление заменяла сложно взаимодействующая иерархия математических моделей. Я, как сторонник других взглядов на управление, считал СОФЭ и АСУ главными опасностями, чем-то вроде „электронного фашизма“. И, естественно, негодовал на Институт экономики, который первым должен был бы со всем этим бороться» (с.384).

Эти рассуждения Г. Х. Попова свидетельствуют о предвзятости и необъективности комиссии, результат которой был ясен еще до начала ее работы. От этих откровений автора веет цинизмом и фанаберией. Почему, собственно, он (выдающийся уже в то время, как он себя позиционирует, управленец) сам не боролся с ЦЭМИ, а это должен был делать Институт экономики?

Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист.

Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым).

Список проблемных доменов

Демьян Бондарь

Эксперт по предмету «Электроника, электротехника, радиотехника»

преподавательский стаж — 5 лет

Назначение и цели автоматизации систем электроснабжения

Автоматизированная система управления – это совокупность программных и аппаратных средств, которые предназначены для управления различными процессами, входящими в состав технологических объектов предприятия.

Автоматизированная система управления электроснабжением является составной частью автоматизированной системы управления энергохозяйством. В состав данной системы входят системы диспетчерского управления ремонтом и электроснабжением электрических установок, сбытом и распределением электроэнергии, а также системы, управляющие производственно-экономическими процессами электрохозяйства предприятия. К задачам систем управления электроснабжением относятся автоматический учет потребления энергии, защита электрической сети от перегрузок, предотвращение и ликвидация аварий, обеспечение необходимого уровня напряжения и питания потребителей, автоматическое управление питанием оборудования и т.п. Основными целями внедрения автоматических систем управления электроснабжением объекта являются круглосуточный мониторинг состояния электрической сети, снижение эксплуатационных затрат, сокращение сроков ликвидации последствий аварий, увеличение характеристик оборудования, предупреждение аварий и т.п.

На рисунке ниже изображен пример структурной схемы системы управления электроснабжением.

Рисунок 1. Схема системы управления электроснабжением. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Автоматическая система управления электроснабжением значительно отличается от других технологических автоматических систем управления. Основные отличия заключаются в том, что системе управления электроснабжением свойственны высокое быстродействие на всех уровнях процесса управления, высокая степень защиты от электромагнитного влияния, а также более сложное программное обеспечение. К основным функциям, выполняемым автоматической системой управления электроснабжения, относятся:

«Автоматизация управления системами электроснабжения» 👇

Мнемосхема – это совокупность сигнальных устройств и изображений внутренних связей и оборудования контролируемого объекта, которые могут располагаться на диспетчерских пультах или операторских панелях.

Важной составной частью системы управления электроснабжением является автоматическая система контроля и учета электрической энергии. Использование данной системы положительно сказывается и на предприятии, и на потребителях. Преимуществом для потребителей является уменьшение стоимости электричества, а для поставщиков преимущества заключаются в снижении пиков потребления и капиталовложений.

Категории электрических установок и их автоматизация

Для обеспечения надежности системы электроснабжения объекта электроприемники делятся на три категории:

Обязательным элементом электроснабжения электроприемников первой категории является щит автоматического ввода резерва. Такой щит распределяет электрическую энергию и осуществляет переключение нагрузки на резервный ввод, в том случае, если в сети произошло отключение. В зависимости от реализуемой схемы, в состав такого щита могут входит автоматы-моторы или контакторы. По схеме работы они могут быть с автоматическим ввода резерва без приоритета и с приоритетным автоматическим вводом.

Лекция 1. ОСНОВНЫЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

Автоматизация
является одним из главных направлений
научно-технического прогресса и важным
средством повышения эффективности
производства. Современное промышленное
производство характеризуется ростом
масштабов и усложнением технологических
процессов, увеличением единичной
мощности отдельных агрегатов и установок,
применением интенсивных, высокоскоростных
режимов, близких к критическим, повышением
требований к качеству продукции,
безопасности персонала, сохранности
оборудования и окружающей среды.

Экономичное,
надежное и безопасное функционирование
сложных технических объектов может
быть обеспечено с помощью лишь самых
совершенных технических средств,
разработка, изготовление, монтаж, наладка
и эксплуатация которых немыслемы без
знания теории автоматического управления.

Теория
автоматического управления
(ТАУ) – совокупность знаний, позволяющих
создавать и вводить в действие
автоматические системы управления
объектами и технологическими процессами
с заданными характеристиками.

Первые теоретические
работы в области автоматического
управления появились в конце XIX в., когда
в промышленности получили широкое
распространение регуляторы паровых
машин, инженеры-практики стали сталкиваться
с трудностями при проектировании и
наладке этих регуляторов. Именно в этот
период выполнены ряд исследований, в
которых впервые паровая машина и ее
регулятор были проанализированы
математическими методами как единая
динамическая система.

Приблизительно
до середины 20-го столетия теория
регуляторов паровых машин и котлов
развивалась как раздел прикладной
механики. Параллельно разрабатывались
методы анализа и расчета автоматических
устройств в электротехнике. Формирование
ТАУ в самостоятельную научную и учебную
дисциплину произошло в период с 1940 по
1950 годы. В это время были изданы первые
монографии и учебники, в которых
автоматические устройства различной
физической природы рассматривались
едиными методами.

В настоящее время
ТАУ наряду с новейшими разделами так
называемой общей теории управления
(исследование операций, системотехника,
теория игр, теория массового обслуживания)
играет важную роль в совершенствовании
и автоматизации управления производством.

ТАУ вместе с теорией
функционирования элементов систем
управления (датчиков, регуляторов,
исполнительных механизмов) образует
более широкую отрасль науки – автоматику.
Автоматика, в свою очередь, является
одним из разделов технической
кибернетики.
Техническая кибернетика изучает сложные
автоматизированные системы управления
технологическими процессами (САУТП) и
предприятиями (САУП), построенными с
использованием управляющих электронных
вычислительных машин.

Основными понятиями,
использующимися в теории автоматического
управления (ТАУ) и регулирования (ТАР),
являются: система автоматического
управления (САУ) или регулирования
(САР), объект управления (ОУ), управляемая
величина Y(t), возмущающее воздействие
F(t), задающее воздействие X(t) и управляющее
воздействие (t),
автоматическое управляющее устройство
(АУУ), алгоритм управления U(t), обратные
связи (ОС) (главные, внутренние,
компенсирующие) (рис.1.1).

Рис. 1.1. Схема
взаимодействия объекта управления и
АУУ в САУ

Управление
каким-либо объектом (объект управления
будем обозначать ОУ) есть воздействие
на него в целях достижения требуемых
состояний или процессов. В качестве ОУ
может служить самолет, станок,
электродвигатель и т.п. Управление
объектом с помощью технических средств
без участия человека называется
автоматическим управлением.

Основной задачей
автоматического
управления
является поддержание определенного
закона изменения одной или нескольких
физических величин, характеризующих
процессы, протекающие в ОУ, без
непосредственного участия человека.
Эти величины называются управляемыми
величинами.
Если в качестве ОУ рассматривается
хлебопекарная печь, то управляемой
величиной будет температура, которая
должна изменяться по заданной программе
в соответствии с требованиями
технологического процесса.

Системой
автоматического управления
называется совокупность объекта
управления (ОУ) и управляющего устройства,
взаимодействующих между собой в
соответствии с алгоритмом управления.

Объект управления
представляет собой совокупность
технических средств (машин, устройств,
алгоритмов и др.), которая нуждается в
оказании организованных воздействий
извне для достижения поставленной цели
управления в соответствии с алгоритмом
управления.

Управляемый
параметр
(выходной параметр объекта) Y(t) –
физическая величина (координата) объекта,
которая преднамеренно изменяется или
сохраняется неизменной в процессе
управления.

Алгоритмом
функционирования
называют совокупность правил Yтр(t),
определяющих характер изменения
выходного параметра объекта.

Например,
электрическая
система –
совокупность устройств, обеспечивающих
единство процессов генерирования,
преобразования, передачи, распределения
и потребления электрической энергии
при обеспечении ряда требований к
режимным параметрам (частоте, напряжению,
мощности и т.д.). Электрическая система
спроектирована таким образом, чтобы
при нормальных условиях эксплуатации
эти требования выполнялись, то есть
правильно
выполнялся технический процесс. В данном
случае алгоритм
функционирования
электрической системы реализован в
конструкции входящих в ее состав
устройств (генераторов, трансформаторов,
линий электропередачи и т.д.) и в
определенной схеме их соединения.

Алгоритм управления
U(t) есть
совокупность предписаний, определяющих
характер воздействий на объект с целью
осуществления его алгоритмов
функционирования.

Автоматическое
устройство управления (АУУ)
вырабатывает и осуществляет воздействие
на объект соответственно требуемому
алгоритму управления U(t).

Сигнал в
автоматике
– определенная
физическая величина, отображающая в
соответствии с принятой условностью
информацию, содержащуюся в воздействии.

При изучении
процессов управления в ТАУ абстрагируются
от физических и конструктивных
особенностей САУ и вместо реальных САУ
рассматривают их адекватные математические
модели. Поэтому основным
методом исследования в ТАУ
является математическое
моделирование.

Для
реализации выбранных воздействий обычно
необходимо иметь специальные технические
приспособления
и организационные возможности.

Это,
например, рычаги и другие механические
приспособления,алгоритмы
и
программы для компьютера, это руководитель,
его заместители, секретари и пр.

Система
управления
обычно является частью того объекта,
которым необходимо управлять.

Тем
не менее, систему управления почти
всегда можно отделить
от основного
объекта и считать другим, специальным
объектом. Вводятся термины – управляемая
система (основной объект) и управляющая
система
(другой, дополнительный объект — это
система управления).

Часто
также говорят, что система управления
наложена
на управляемый объект Эта ситуация
представлена на Рис.

Основой
управления, как уже говорилось в
предыдущем пункте, является логический
выбор (принцип
«если так, то так»). Такой выбор делается
на основе
информации.

1 Понятие автомата и алгоритма

Существует
три основных способа выработки управления:

Техническое
средство, способное вырабатывать
управление, называется автоматом.

Автомат
может выполнять воздействие на объект,
т.е. осуществлять управление,
только по заложенным в него жестко
определенным правилам
–
алгоритмам.

Запись
алгоритма в виде, воспринимаемом
автоматом, называется программой.

Человек,
в отличие от автомата, может производить
действия с
той или иной степенью отхода от жёстких
правил, а
как крайний случай, вообще без
алгоритма.

Это — принципиальное
различие в возможностях автомата и
человека. Говорят, что автомат способен
работать только по жёсткому
алгоритму,
а режим работы человека с применением
опыта, интуиции, неформального мышления
называют мягким
алгоритмом.

Действия автомата
и человека как автомата (по жесткому
алгоритму) называют формализованными,
а действия со значительным отходом от
этого правила – неформализованными.

Управление, которое
вырабатывается и осуществляется
автоматом без участия человека, называется
автоматическим.

Автоматическое
управление может быть основано только
на формализованных
действиях. Оно выполняется техническими
средствами на основе заложенных в них
алгоритмов в виде программ.

Если
человеку дается право вмешиваться в
действия автомата, т.е. управление
осуществляется совместно
человеком и автоматом,
то такое управление называется
автоматизированным.

Тривиальные
вмешательства человека в действия
автомата. Это включение и выключение,
аварийная остановка, ремонт и наладка.
Эти действия не
ведут к
понятию автоматизированного управления.

Управление,
производимое только человеком (без
использования автоматического режима)
принято называть ручным.

Таким
образом, автоматизированное управление
это комбинирование
автоматического и ручного управления
при специальном разделении
задач между автоматом и человеком. При
этом автомат обычно выполняет рутинные
(простые, многократно повторяющиеся)
действия, а человеку поручаются
принципиальные решения и решения общего
характера.

Возможность
человека действовать неформализованным
способом дает ему значительные
преимущества.
Все научные, технические и культурные
ценности – результат неформализованных
действий. Духовное развитие человека
не формализовано.

Основное,
что дает возможность действовать
человеку не по жесткому алгоритму –
это гибкость
неформализованного управления:человек может
учесть дополнительные факторы или
воспользоваться своим опытом и интуицией

Считается,
что нормальной
системой
является автоматизированная
система управления, что все в разумной
степени должно включать автоматические
операции, но не сводится к полному
исключению человека из процесса
управления.

использование
чисто автоматической или чисто ручной
системы управления допустимо, но должно
быть хорошо обосновано.

Автоматизированное
управление будем обозначать AUz,
автомат или автоматическое управление,
как это уже было сделано выше, AU
, а человека и его действия как – HS.
В этих символах можно записать:

AUz = HS +
AU ,

HS dom
AU (dom
доминирует),

HS bas
AUz (bas
является
основой).

Примеры других
формальных утверждений:

AU
bas
AUz
, (HS
dom
AU)
bas
AUz
, AU
+AUz
= AUz
,
HS
+AUz
= AUz

Виталина Викторовна Эпп

Автоматические системы управления — это набор аппаратного и программного обеспечения, который предназначен для управления различными процессами в автоматическом режиме.

Введение

Если производственные и функциональные процессы будут осуществляться без непосредственного участия в них людей, то это позволить уменьшить расходы на обслуживание объекта управления, а для отдельных сфер это также приведёт к росту качества выпускаемой продукции. Невзирая на бурный прогресс в сфере электроники, большинство систем всё ещё зависят от человека, являющегося оператором, что определяется, в том числе, и наличием сложностей реализации передовых методов производственного контроля.

На текущий момент автоматические системы управления являются наиболее перспективной формой реализации производственной деятельности, которая, при этом, влечёт за собой и новые технологические проблемы.

Теория и принципы автоматического управления

Первоначально автоматическое управление считалось одним из разделов технической механики. К примеру, специалисты данного направления занимались разработкой принципов управления электрическими машинами, а также паровыми котлами, но всё в границах электротехнических устройств. С течением времени и дальнейшим развитием теории систем автоматического управления, она начала заниматься определением функциональных органов рабочих структур как полноформатных объектов, которые непосредственно влияют на производственные процессы. То есть, была определена некая общность взаимозависимых процессов управления, связанных одной динамической моделью.

Сегодня специалисты по автоматическим системам разрабатывают принципы их формирования, а также изучают процессы, происходящие в готовых моделях. Качество функционирования, точность и адаптационная гибкость систем зависят от таких факторов, как условия функционирования, предназначение системы, конструктивные особенности и так далее.

«Автоматические системы управления: сущность и виды» 👇

При проектировании автоматических систем управления главным и определяющим фактором является формирование алгоритма работы устройства. На начальном этапе проектирования набираются требуемые исходные данные, а именно:

Затем вырабатываются необходимые технические и эксплуатационные параметры управляющего автоматической системой контроллера. Конструкция данного компонента, являющегося центральным функциональным органом, похожа на технический исполняющий механизм, который станет посылать команды управляемому объекту. Эта инфраструктура принимает сигналы от рабочих системных компонентов, свойства которых задаются единожды в самом начале и могут изменять только отдельные значения, но тоже в определённых границах.Это условие является принципом неизменной структурной организации системы управления. Она считается неизменной с той точки зрения, что её параметры заданы ещё до реализации управляющего алгоритма.

Чтобы повысить точность контроля и уменьшения вероятности появления ошибок, существует принцип компенсации, который должен быть заложен в алгоритм работы автоматической системы управления. Наличие контуров компенсации в алгоритме сопряжена с недостатками прямого автоматического контроля. К примеру, если системой управляет человек-оператор, то он способен периодически изменять структуру действующих команд согласно колебаниям самых незначительных воздействий на систему. Автоматическая система управления учитывает только ограниченный список условий и текущих параметров управляемого объекта. Возникающие отклонения регулируемого значения от заданной величины должны компенсироваться за счёт наличия обратной связи. Специально, чтобы выполнить такие корректировки, контуры управления должны оснащаться дополнительными командными каналами, которые в непрерывном режиме осуществляют стабилизацию динамических свойств системы. Данные принципы заложены в функционирование многоконтурных систем, имеющих многосвязное управление или одновременную регулировку набора параметров объекта управления.

Классификации систем автоматического управления

Автоматические системы управления подразделяются главным образом по следующим признакам:

По поставленным целям контроля, системы автоматического управления делятся на следующие типы:

На данный момент, с развитием интеллектуальной организации контрольных функций, стали сложнее и задачи, решаемые автоматическими системами управления. В принципе, возможен целый набор задач, для разрешения которых применяются не только исходные информационные данные, но и совокупность динамических показаний, выведенная согласно определённым алгоритмам с использованием сигналов от подсоединённых измерительных устройств.

По методам передачи (трансляции) команд и управления в общем, системы автоматического управления делятся на:

Непосредственная взаимосвязь среди элементов системы управления может быть основана на аналоговых принципах или на новейших беспроводных модулях информационного обмена.

Различие между методиками формирования управляющих алгоритмов определяет присутствие принципиальных отличий в существующих системах автоматического управления. Например, система регулировки частоты вращения электродвигателя достаточно проста. Структурная же организация управления сложными автоматическими системами может потребовать при её проектировании не только учитывать теоретические методики вычислений, но и использование методов моделирования.