Дисциплина Автоматизированные системы управления АСУ Раздел 1 МЕТОДОЛОГИЯ

Дисциплина Автоматизированные системы управления (АСУ) Раздел 1. МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ. Тема 1. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АСУ. Вопросы лекции: 1. Основные понятия и определения автоматизированного управления. 2. Общая структура АСУ. 3. Классификация АС и АСУ. 1

Теория автоматизированного управления является ветвью кибернетики как науки о наиболее общих закономерностях управления в технических, биологических и социальных системах. Теория автоматического управления (ТАУ) – это наука о методах определения законов управления объектами, допускающих реализацию с помощью технических средств автоматики. 2

Деятельность людей Операции: Рабочие Управления Совокупность управляющих операций образует процесс управления. 3

Управление — в широком, кибернетическом смысле — это обобщение приемов и методов, накопленных разными науками об управлении искусственными объектами и живыми организмами. Под управлением будем понимать процесс организации такого целенаправленного воздействия на некоторую часть среды, называемую объектом управления, в результате которого удовлетворяются потребности субъекта, взаимодействующего с этим объектом. 4

Можно сказать, что Управление – это целенаправленное воздействие на коллективы людей и технику для организации и координации их деятельности. Осуществляется в следующих областях: • Управление системами машин и технологическими процессами; • Управление деятельностью человеческих коллективов, решающих ту или иную задачу; • Управление процессами в живых организмах. 5

Рис. 1. 1. Кибернетический подход к процессу управления 6

УПРАВЛЯЮЩИЙ СУБЪЕКТ (система управления, орган управления) Информация Управляющие состояния Окружающая среда воздействия УПРАВЛЯЕМЫЙ ОБЪЕКТ (подчиненный орган, технические средства) 7

В общем случае процесс управления состоит из следующих четырех этапов: — получение информации о целях управления; — получение информации о результатах предыдущего цикла управления (т. е. о поведении и состоянии объекта управления); — анализ полученной информации и выработка решения; — исполнение решения (т. е. осуществление управляющих воздействий на объект управления). 8

Система – целое, составленное из частей, т. е. множества элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом и образующих определенную целостность, единство. Сложная система – составной объект, части которого можно рассматривать как системы (система в системе), объединенные в единое целенаправленное целое, тесно связанными между собой решением единой крупной задачи. Большая система – совокупность множества взаимосвязанных элементов (или подсистем), отличающихся сложностью решаемых задач. Строится, как правило, по иерархическому принципу. 9

Система управления — совокупность взаимодействующих между собой объекта управления и органа управления, деятельность которых направлена на достижение заданной цели управления. Управленческое решение представляет собой целенаправленное воздействие на объект управления, осуществляемое в соответствии с ранее составленным планом на основе специально собранной информации. 10

Рис. 1. 5. Система управления как совокупность 11 объектов

Декомпозиция алгоритма управления: А – потребности субъекта управления Х – воздействие среды на процесс управления φ – функция управления определяется цель управления определяется управление для достижения цели 12

Рис. 1. 2. Взаимодействие элементов системы управления 13

Управление U есть результат работы алгоритма J – исходная информация (X+Y); Z – цель управления. Рис. 1. 3. Структурная схема системы управления 14

Информационные фазы процесса управления: 1. Сбор информации о ходе процесса и сост. среды 2. Передача ее в пункты накопления и переработки 3. Анализ поступающей, накопленной и справочной информации 4. Принятие решения на основе выполненного анализа 5. Выработка информации соответствующего управляющего воздействия 6. Передача его на объект управления (доведение, реализация управляющего воздействия на объект) 15

Типы задач решаемых системой управления оптимизация стабилизация выполнение программы слежение 16

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (СА) Совокупность управляемого объекта и автоматических управляющих устройств, функционирующая самостоятельно, без участия человека. Системы автоматического контроля (САК) Системы автоматического управления (САУ) Системы автоматического регулирования (САР) 17

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (ACУ) А) Совокупность управляемого объекта и автоматических управляющих устройств, в которых часть функций управления выполняет человекоператор. Б) Комплекс технических, программных, других средств и персонала, предназначенный для автоматизации управленческих процессов. В отличие от автоматической системы не может функционировать без участия человека. 18

В результате вышесказанного можно констатировать, что АСУ – это система управления, средств построенная на компьютерной основе техники, экономико-математических методов и информационных технологий. 19

АСУ – это система «человек-машина» , призванная обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации процессов в любых сферах человеческой деятельности. Существенными признаками АСУ является наличие: - больших потоков информации, - сложной информационной структуры, - достаточно сложных алгоритмов переработки информации, - наличием развитых средств взаимодействия с человеком-оператором. 20

Дисциплина Автоматизированные системы управления (АСУ) Раздел 1. МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ. Тема 1. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АСУ. Вопросы лекции: 1. Основные понятия и определения автоматизированного управления. 2. Общая структура АСУ. 3. Классификация АС и АСУ. 21

Факторы, влияющие на общую структуру АСУ Особенности объекта управления Уровень (степень) автоматизации производственных процессов Организационная структура существующей системы управления Объем и сложность функциональных задач 22

Для целеустремленных систем, к которым относятся АСУ, характерно изменение состояния, которое происходит в результате взаимодействия ее элементов в различных процессах и с внешней средой. . При таком поведении системы важно соблюдение следующих принципов: Ø эмерджентность – целостность системы на основе общей структуры, когда поведение отдельных элементов рассматривается с позиций функционирования всей системы; Ø гомеостазис – устойчивое функционирование системы при достижении общей цели; Ø адаптивность – скорость приспосабливания к изменению внешней среды; Ø управляемость – глубина изменения поведения элементов системы; Ø самоорганизация – возможность изменения структуры системы 23 в соответствии с изменением целей системы.

Одной из главных задач структурного анализа АСУ является построение наглядной формальной модели, отображающей процесс взаимодействия между элементами или подсистемами, составляющими систему, а также их взаимодействие с внешней средой. При создании АСУ их структурные модели могут рассматриваться с различных позиций: с позиции организации, функций управления, используемых алгоритмов, используемых технических средств и т. п. В соответствии с этим могут быть выделены следующие аспекты структуры одной и той же системы и, как следствие, следующие модели: Ø организационная структура и ее модель; Ø функциональная структура и ее модель; Ø алгоритмическая структура и ее модель; Ø техническая структура и ее модель и т. п. 24

Типовая функциональная структура АСУ Информационная подсистема Управляющая подсистема Подсистема связи и передачи данных Исполнительная подсистема Управляемый объект 25

Особенности структуры АСУ как сложных систем наличие большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов; система и входящие в неё разнообразные элементы являются многофункциональными; взаимодействие элементов в системе может происходить по каналам обмена информацией, энергией, материала и др. ; наличие у всей системы общей цели, общего назначения, определяющего единство; переменность структуры (связей и состава системы), обеспечивающая многорежимный характер функционирования; взаимодействие элементов в системе и с внешней средой носит стохастический характер; автоматизация имеет высокую степень; управление в подавляющем большинстве систем носит иерархический характер, предусматривающий сочетание централизованного 26 управления или контроля с автономностью её частей.

Управляющая Функциональная подсистема УП ПС и ПД Инф П Исп П ОУ Функциональная подсистема А Управляющ. подсистема ПС и ПД Информац. подсистема А Исполнит. подсистема В Функциональная подсистема Б Функциональная подсистема С Функциональная структура иерархической АСУ С 27

Дисциплина Автоматизированные системы управления (АСУ) Раздел 1. МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ. Тема 1. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АСУ. Вопросы лекции: 1. Основные понятия и определения автоматизированного управления. 2. Общая структура АСУ. 3. Классификация АС и АСУ. 28

Информационная система (ИС) – организационно-техническая система, которая предназначена для выполнения информационновычислительных работ или предоставления информационно-вычислительных услуг, удовлетворяющих потребности системы управления и ее пользователей – управленческого персонала, внешних пользователей, путем использования и/или создания информационных продуктов. ИС существуют в рамках системы управления и полностью подчинены целям функционирования 29 этих систем.

Информационная система – ИС (Автоматизированная информационная система – (Автоматизированная система – — комплекс коммуникационного лингвистических ресурсов, вычислительного оборудования, средств который АС) АИС) и и ПО, информационных обеспечивает их сбор, хранение, актуализацию, распространение и обработку в целях поддержки какого-либо вида деятельности. 30

Основные признаки классификации АС По направлению деятельности (области применения) По сфере (специфике) применения По характеру информационных процессов По типу автоматизируемой деятельности По архитектуре технических средств 31

Классификация АС по направлению деятельности (области применения) 32

Классификация АС по сфере (специфике) применения 33

АС Информационные (АИС) Управляющие (АСУ) Классификация АС по характеру информационных процессов 34

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННОВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННОСПРАВОЧНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ Классификация АИС по типу автоматизируемой деятельности 35

АСУ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ АСУ (АСУ ПХД) ИНТЕГРИРОВАННЫЕ АСУ Классификация АСУ по виду управляемого объекта 36

АСУ Классификация АСУ по назначению 37

Дисциплина Автоматизированные системы управления (АСУ) Раздел 1. МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ. Тема 1. 2. Подсистемы и уровни управления АСУ. 38

Рис. 2. 5. Упрощенная схема переработки информации в АСУ 39