Автоматизированные и автоматические системы управления. Автоматические и автоматизированные системы

Что такое АСУ и что такое САУКомпьютеры помогают решать
задачи управления в самых
разных масштабах: от
управления станком или
транспортным средством до
управления производственным
процессом на предприятии или
даже целой отраслью
экономики государства

Для управления в масштабе крупного
предприятия или отрасли создаются
компьютерные системы, которые
называются автоматизированными
системами управления (АСУ). Такие
системы работают вместе с человеком.
АСУ помогает руководителю получить
необходимую информацию для принятия
управляющего решения, а также может
предложить наиболее оптимальные
варианты таких решений. Однако
окончательное решение принимает
человек.
В АСУ используются самые современные
средства информационных технологий:
базы данных и экспертные системы,
методы математического моделирования,
машинная графика и пр.

С распространением персональных
компьютеров технической основой АСУ
стали компьютерные сети. В рамках
одного предприятия это локальные
компьютерные сети. Автоматизированные
системы управления, работающие в
масштабах отрасли, в государственных
масштабах, используют глобальные
компьютерные сети.

Системы автоматического управления (САУ).

Другим вариантом применения компьютеров в
управлении являются системы автоматического
управления (САУ).
Объектами управления в этом случае чаще всего
выступают технические устройства (станок, ракета,
химический реактор, ускоритель элементарных
частиц).

В САУ все операции,
связанные с процессами
управления (сбор и обработка
информации, формирование
управляющих команд,
воздействие на управляемый
объект) происходят
автоматически, без
непосредственного участия
человека.

Простые автоматы

1. Устройства автоматического управления стали создаваться
задолго до появления первых ЭВМ. Как правило, они
основаны на использовании каких-либо физических явлений.
Например:
автоматический регулятор уровня воды в баке основан
на выталкивающем действии воды на поплавок регулятора;
автоматические предохранители в электрических сетях
основаны на тепловом действии электрического тока;
система автоматического регулирования освещенности
в помещении использует явление фотоэффекта.
Существуют и более сложные примеры бескомпьютерного
автоматического управления.

Герон Александрийский –
гениальный ученый античности,
который в 1 веке н.э. изобрел
первый торговый автомат для
продажи в храмах "священной
воды" - сделал этот агрегат очень
простым. Его интерфейс
интуитивно понятен: брось
монетку в прорезь, получи воду.

10.

Преимущество компьютерных систем автоматического управления
перед такими устройствами в их большей «интеллектуальности», в
возможности осуществлять более сложное управление, чем простые
автоматы.
Компьютерная
система
управления
энергетическими
мощностями.

11. ЦАП - АЦП преобразование

Рассмотрим
ситуацию, в
которой объектом
управления
является
техническое
устройство
(лабораторная
установка,
бытовая техника,
транспортное
средство или
промышленное
оборудование), а
управляющим
объектом -
система
автоматического
управления.

12.

Компьютер работает с двоичной информацией, помещенной в его память.
Управляющая команда, выработанная программой, в компьютере имеет форму
двоичного кода.
Чтобы она превратилась в
физическое воздействие на
управляемый объект,
необходимо преобразование
этого кода в электрический
сигнал, который приведет в
движение «рычаги»
управления объектом. Такое
преобразование из двоичного
кода в электрический сигнал
называют цифро-аналоговым
преобразованием.
Выполняющий такое
преобразование прибор
называется ЦАП (цифроаналоговый
преобразователь).

13.

Приборы, которые дают информацию о состоянии объекта
управления, называются датчиками. Они могут показывать, например,
температуру, давление, деформации, напряженности полей и пр. Эти
данные необходимо передать компьютеру по линиям обратной связи. Если
показания датчиков имеют аналоговую форму (электрический ток или
потенциал), то они должны быть преобразованы в двоичную цифровую
форму. Такое преобразование называется аналого-цифровым, а прибор,
его выполняющий, - АЦП (аналого-цифровой преобразователь)

14. Схема САУ

Все сказанное отражается в схеме, приведенной на рисунке, приведённом
ниже. Такая система работает автоматически, без участия человека.
Схема системы автоматического управления

15.

1.
2.
3.
4.
Вопросы и задания
Что такое АСУ и что такое САУ? В чем различие между
автоматизированными системами управления (АСУ) и
системами автоматического управления (САУ)?
Какие аппаратные компоненты входят в систему управления
техническим устройством с помощью компьютера?
Схема САУ.
Для чего нужны устройства ЦАП и АЦП?

16. Полезные ссылки

http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/61326/%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%
D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5
https://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%E2%F2%EE%EC%E0%F2%E8%E7%E8%F0%EE%E2%E0%
ED%ED%E0%FF_%F1%E8%F1%F2%E5%EC%E0_%F3%EF%F0%E0%E2%EB%E5%ED%E8%FF
http://school.xvatit.com/index.php?title=%D0%98%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%
D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0_9_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81
%D1%81._%D0%94%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%
D0%B5_%D0%BA_%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B5_5
https://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%ED%E0%EB%EE%E3%EE%F6%E8%F4%F0%EE%E2%EE%E9_%EF%F0%E5%EE%E1%F0%E0%E7%EE%E2%E0%F2%E5%E

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 .

1.2 Автоматическое и автоматизированное управление

1.2.1 Понятие автомата и алгоритма

Существует три основных способа выработки управления:

    человеком (HS)

    техническим средством (AU)

    человеком и техническим средством совместно (HS+AU) .

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 .

        Автоматическое и автоматизированное управление

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 .

        Формализм, связанный с понятием управления

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

Понятие автоматизированных систем.

  1. Чем отличаются автоматизированные системы от систем автоматического управления.
  2. Приведите примеры автоматизированных систем.
  3. Что собой представляют системы автоматизированного проектирования?
  4. Приведите примеры справочно-правовых систем.
  5. Структура автоматизированной системы пенсионного учета.
  6. Структура автоматизированной системы налогового учета.
  7. Что собой представляет электронный документооборот.
  8. Области применения экспертных систем.
  9. Что собой представляют автоматические обучающие системы?

Начертательная геометрия, изучаемая студентами заочной формы обучения в первом семестре, является первой частью дисциплины «Инженерная графика» и её теоретической базой.

Данное учебно-методическое пособие посвящено именно этой части дисциплины. Вторая её часть будет отражена в последующих работах.

При изучении курса необходимо ознакомиться с программой, приобрести учебную литературу и тщательно продумать календарный план самостоятельной работы, согласуя его с учебным графиком и и планами по другим учебным дисциплинам первого курса. В этом плане начертательной геометрии следует уделить особое место, учитывая, что наряду с изучением теории необходимо ознакомиться с решением типовых задач каждой темы курса и выполнить контрольные работы.

Цели и задачи изучения дисциплины – уметь точно и аккуратно выполнять графические построения при решении конкретных графических задач. Правильно построенные самостоятельные занятия по начертательной геометрии разрешат трудности в изучении этой дисциплины и научат студента представлять всевозможные сочетания геометрических форм в пространстве. Начертательная геометрия способствует развитию пространственного воображения, умению «читать» чертежи, с помощью чертежа передавать свои мысли и правильно понимать мысли другого, что крайне необходимо инженеру.

При изучении начертательной геометрии следует придерживаться общих указаний:

1) Начертательную геометрию нужно изучать последовательно и систематически.

2) В начертательной геометрии следует избегать механического запоминания теорем, формулировок, решений задач. Такое запоминание непрочно. Студент должен разобраться в теоретическом материале и уметь применить его как общую схему к решению конкретных задач. Свои знания надо проверить ответами на вопросы включённых в это пособие контрольно-измерительных материалов и решением задач.

4) В курсе начертательной геометрии решению задач должно быть уделено особое внимание. Решение задач является наилучшим средством более глубокого постижения положений теории. Прежде, чем приступить к решению задачи, надо понять её условие и чётко представить себе схему решения.

5) В начальной стадии изучения курса начертательной геометрии полезно прибегать к моделированию изучаемых геометрических форм и их сочетаний. Значительную помощь оказывают зарисовки воображаемых моделей, а также их простейшие макеты.

Системы несвязанного регулирования.

Структурная схема системы представлена на рис. 1.32. Выведем передаточную функцию эквивалентного объекта в одноконтурной АСР с регулятором R 1 . Как видно из рис. 1.33, а, такой объект состоит из основного канала регулирования и связанной с ним параллельно сложной системы, включающей второй замкнутый контур регулирования и два перекрестных канала объекта.

Рис. 1.33. Преобразование системы регулирования двух координат к эквивалентным одноконтурным АСР: эквивалентный объект для первого регулятора; б– эквивалентный объект для второго регулятора

Рис. 1.34. Амплитудно-частотные характеристики одноконтурных АСР при отсутствии перекрестных связей в объекте

Передаточная функция эквивалентного объекта имеет вид:

Второе слагаемое в правой части уравнения (1.36) отражает влияние второго контура регулирования на рассматриваемую систему и по существу является корректирующей поправкой к передаточной функции прямого канала.


Различают автоматические и автоматизированные системы управления. В отличии от автоматических систем, в которых управление осуществляется без участия человека, в автоматизированных системах часть функций управления выполняет человеком, другая часть – автоматическими устройствами. В автоматизированных системах управления (АСУ) с помощью вычислительной техники сбора, анализа, регистрации информации, а также ее преобразование для выполнения отдельных операций принятия решений. Для реализации этих функций используются экономико-математические методы и модели, позволяющие получить оптимальное или близкое к оптимальному решение. Таким образом, АСУ – это человеко-машинная система, использующая экономико-математические методы, средства электронно-вычислительной техники для отыскания и реализации наиболее эффективного управления

Наиболее распространенными признаками классификации АСУ являются тип объекта управления, выполняемые функции и назначение, выходные результаты и др.

По типу объекта управления различают АСУ предприятием, объединением, отраслью, народным хозяйством. Можно выделить территориальные АСУ (АСУ городом, АСУ регионом, АСУ республикой).

По назначению принято различать промышленные, оборонные, коммерческие, финансово-экономические и другие АСУ

По выполняемым функциям выделяют административно-организационные АСУ, технологические, интегральные.

По выходным результатам различают информационно-справочные, информационно-советующие и информационно-управляющие АСУ.

По типу производства различают АСУП для непрерывных, дискретных и дискретно-непрерывных производств.


В составе АСУП принято выделять функциональную и обеспечивающую части .

Функциональная часть подразделяется на подсистемы, выполняющие основные функции управления предприятием. Необходимость выделения функциональных подсистем объясняется сложностью управления современным мероприятием. Обеспечивающая часть представляет собой комплекс средств и методов, объединенных в соответствии с их спецификой и обеспечивающих решение задач во всех функциональных подсистемах АСУП. Выделяют организационное, информационное, техническое, математическое и программное, лингвистическое, правовое и эргономическое обеспечение АСУП.

Организационное обеспечение – это совокупность методов и средств технико-экономического анализа системы управления, выбора и постановки задач организационного, организации производства и управления в условиях АСУП.

Информационное обеспечение представляет собой совокупность динамической информационной модели предприятия и средств ее формирования и ведения (поддержание адекватности модели и объекта).

Техническое обеспечение АСУП – это комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование АСУП.

Математическое и программное обеспечение представляет собой совокупность алгоритмов и программ, реализующих функциональные и обеспечивающие задачи АСУП.

Лингвистическое обеспечение – это языковые средства (языки программирования, описания объектов и задач управления, общения с ЭВМ и т.д.), используемые на различных этапах создания и функционирования АСУП.

Правовое обеспечение представляет совокупность руководящих материалов и нормативов, регламентирующих порядок разработки, внедрения и функционирования АСУП, статус АСУП в отрасли, функции отдельных звеньев и организаций, порядок формирования и использования информации в системе. Кроме того, правовое обеспечение регламентирует права, обязанности и ответственность персонала АСУП.

Эргономическое обеспечение – это совокупность методов и средств, позволяющих повысить эффективность деятельности человека в АСУП.

Иерархия.

Структуры сложных систем управления, как правило, строятся с использованием иерархического и функциональных принципов выделения подсистем.

Первый (нижний) уровень иерархии состоит из множества систем управления отдельными технологическими операциями. Цель управления на этом уровне обычно является выбор и поддержание заданных режимов выполнения технологических операций. Здесь управление сводится к контролю параметров технологических режимов и к воздействию непосредственно на технологическую операцию.

Второй (следующий) уровень иерархии включает системы управления производственными участками и технологическими линиями. Основная цель управления – выбор и поддержание режимов совместного функционирования агрегатов станков и оборудования. На этом уровне производится корректировка параметров каждой операции технологического процесса в зависимости от случайного и вынужденного изменения режимов других.

Совокупность систем упрвления первого и второго уровней будет называться системой упрвления технологическими процессами (СУТП).

Третий уровень иерархии составляют системы управления цехами. Цель управления цехом – организация выпуска заданного количества изделий конкретной номенклатуры с требуемым качеством и наименьшими затратами. Для реализации такой цели в процессе управления необходимо выполнять функции организационно и экономического характера.

Объектом управления на четвертом уровне иерархии является непосредственно предприятие в целом. Цель управления – организация совместного функционирования цехов для выпуска готовой продукции при заданных технико-экономических показателях. Совокупность систем управления третьего и четвертого уровней называют системой управления предприятием (СУП).

В Автоматический или автоматизированный? Некоторые вопросы видеофиксации.

В своем предыдущем посте я уже затрагивал тему автоматической видеофиксации нарушений ПДД и "писем счастья". Сейчас хотелось бы разобраться с такой "фундаментальной" проблемой, как "относимость" тех или иных устройств, применяемых ГИБДД России, к "работающим в автоматическом режиме специальными техническим средствам, имеющим функции фото- и киносъемки, видеозаписи, или средствами фото- и киносъемки, видеозаписи".
Ведь от того, является ли режим работы прибора автоматическим , напрямую зависит возможность и законность производства по делу об административном правонарушении в особом порядке - без составления протокола и участия лица, с существенным изъятием из принципа презумпции невиновности - наложением на лицо "обязанности" доказывать свою невиновность (так называемая "презумпция виновности" - сфотографировали значит виновен, см. примечание к ст. 1.5 КоАП РФ).
В действующем законодательстве определения понятия "автоматический режим" не существует, поэтому "лезем" в толковые словари и специальную литературу. Где без труда находим, что "автоматический " значит функционирующей без вмешательства человека в соответствии с заранее заданным алгоритмом. Именно исключение человеческого фактора является главной особенностью применения средств работающих в автоматическом режиме. Не случайно Правовое управление Государственной Думы РФ отметило: «С учетом предназначения специальных технических средств, которое им отводится проектом и, прежде всего, как средств фиксации правонарушений, считаем необходимым установить в действующем законодательстве требования, которым они должны соответствовать, с тем, чтобы исключить возможность несанкционированного к ним доступа, ошибок при фиксации дорожно-транспортного происшествия и т.д., тем самым, сократив возможность привлечения к административной ответственности невиновных лиц».
Вроде бы все понятно, но если посмотреть специальную литературу более внимательно, то сразу можно найти еще одно понятие - "автоматизированный". Читаем: "в отличие от термина "автоматический", "автоматизированный " режим работы подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций , либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации". Чувствуете разницу? Все просто: автоматический - без участия человека, автоматизированный - с его участием.
А теперь, собственно, рассмотрим некоторые приборчики.
Например, широко распространенный "КРИС-П". Берем описание с сайта-производителя . Читаем инструкцию. Прибор сам фиксирует скорость, сам распознает номера, сам сохраняет информацию на флешку или может передавать ее на мобильный пост - ноутбук. Автоматический вроде - есть алгоритм он и работает... Читаем инструкцию дальше... Кто вводит в него данные о месте установки и скоростном режиме? Кто ставит его на дорогу? ЧЕЛОВЕК. Координаты не приходят автоматически со спутников ГЛОНАСС или GPS. Они приходят "автоматизированно" с мобильного поста - ноутбука. Передвинь хулиганы прибор за границу населенного пункта, или за зону с действующим ограничением скорости, он также будет автоматически работать, но работать уже будет неправильно. Тут же давайте предположим, что в нем был бы встроен ГЛОНАСС- или GPS- приемник и заложена база данных о действующих скоростных режимах для конкретных участков дорог, ну наверное еще и автоматическая система контроля правильности установки... В этом случае все было бы на 100% автоматическое и не вызывало бы никаких сомнений: поставили и он сам начал работу. В существующем же виде прибор целесообразно использовать в связке с полицейским и обычным порядком привлечения к ответственности "любителей погонять" - с остановкой ТС и последующим общением с инспектором (которое, как мне кажется, оказывает лучшее влияние, чем черно-белое письмо в почтовом ящике). В связке с ним "КРИС-П" - это нужный, надежный и вполне объективный друг.
С "КРИС-С" - стационарным прибором, все по другому, хотя настраивают его также как и КРИС-П. Лишь с учетом конструкции этот прибор полностью автомат: его не передвинешь и легко проверишь как он установлен. Он висит всегда на одном месте. Скоростной режим один. . Ничего тут не скажешь.
Ну и пару слов о приборе "Паркон".

Читаем принцип работы: В процессе подготовки видеофиксатора к работе создается список участков дорог с запрещенной остановкой и стоянкой для последующей автоматизированной обработки зафиксированных нарушений правил парковки. Не автоматической . К нему подключается и ГЛОНАСС и GPS, он сам снимает, но его возят. По определению он уже в связке с инспектором ДПС.
Вообще с нарушениями скоростного режима и правил парковки бороться надо. Бороться надо с любыми нарушениями закона.И научно-технический прогресс должен быть помощником. Однако следует помнить, что в основе работы любого прибора в первую должны лежать принципы законности, достоверности и проверяемости.