Автоматизированные системы управления

 

Аннотация

12 страниц, 7 источников

Ключевые  слова: АСУ, виды, классификация АСУ.

В данном реферате представлен краткий обзор существующих систем, и в каких областях и  для чего применяются АСУ.

 

Содержание

1 Введение…………………………………………………………….…4

2 Исторический очерк развития теории автоматического управления

………………………………………………………………….…………4

3 Что такое АСУ?……………………………………………….………..6

4 Виды АСУ…………………………………………………….………...7

5 Классификация АСУ…………………………………….……….…….7

6 Устойчивость и оптимальность……………………………….…….....8

7 Теория управления…………………………………………………..…9

8 Заключение……………………………………………………………11

Список используемых источников…………………………………….12 

1. Введение

Научно-техническая революция, вызванная  созданием цифровых вычислительных машин, сказалась на развитии многих отраслей науки и техники. Особо сильному влиянию подверглись теория и практика автоматического регулирования и управления объектами и совокупностями объектов как в гражданской, так и в военной технике.

Применение цифровой вычислительной техники открывает большие возможности при управлении такими сложными устройствами и системами, как прокатные станы, домны, бумагоделательные машины, поточные линии, подвижные объекты (самолеты, ракеты, космические корабли и др.), автоматизированные системы управления производством, железнодорожным транспортом, воздушным движением и т. п. [2, с. 8].

 

2. Исторический очерк развития теории автоматического управления

Интересно проследить хронологическое  и историческое развитие теории автоматического  управления. Основные результаты теории были получены ещё до второй мировой войны, а широкое их практическое применение для расчета систем автоматического регулирования началось несколько позже. В 1950 г. после завершения разработки метода корневого годографа построение теории для линейных стационарных одномерных систем было в основном закончено. Что же касается аналитических методов расчета нелинейных систем, то к этому времени они лишь зарождались. Использовался только метод фазой плоскости, приспособленный для анализа систем второго порядка; кроме того, были отдельные попытки применить приближенные методы, например, метод Н. М. Крылова и Н. Н. Боголюбова для анализа нелинейных систем. К началу 50-х годов, по крайней мере, пять представителей в различных странах добились успеха в разработке приближенных методов расчета замкнутых систем. В результате этих работ был создан метод гармонической линеаризации, который и в настоящее время остается одним из самых удобных в инженерной практике. В то же время Я. З. Цыпкин в Советском Союзе и Хамель во Франции сумели в достаточной степени завершить разработку теории релейных систем.

В эти же годы в США внимание ученых привлекла работа А. М. Ляпунова, выполненная ещё в 90-х годах  прошлого столетия; особое внимание привлек к себе второй метод Ляпунова. Вслед за этим в США стали активно переводить и изучать советскую литературу по математике и теории управления. Стало ясно, что советские ученые всегда уделяли работе А. М. Ляпунова большое внимание. Тем временем в области оптимальных систем разрабатывались два совершенно новых подхода. Это метод динамического программирования Беллмана в США и принцип максимума Понтрягина в СССР. Оба принципа были сформулированы и разработаны в 1956 г.

В 1959 г. румынский ученый В. М. Попов  разработал точный метод анализа  устойчивости одного класса нелинейных систем в частотной области. Этот подход вместе с его последующими разработками вновь привлек внимание ученых и инженеров к частотным методам. Одновременно польский ученый Р. Куликовский и другие исследователи предприняли попытку использовать методы функционального анализа для изучения систем управления, чем внесли существенный вклад в развитие оптимального управления. Сандберг и Зеймс применили функциональный анализ для изучения устойчивости и получили важные результаты [4, с. 22-23].

 За последние несколько лет  мы стали свидетелями бурного  развития АСУ. В первую очередь  это связано с резким увеличением  возможностей компьютерной техники,  а также её удешевлением, которое  сделало её гораздо более доступной.  Началось массовое создание автоматизированных систем, которое отличалось хаотичным характером разработки, использованием подхода «снизу вверх», отсутствием хорошо проработанных методов описания социально-экономических систем управления, и доминированием технологий над методологией [6].

 

3. Что такое АСУ?

Итак, средство автоматизации —  ЭВМ. Можно ли считать, что любая  система управления, после того как  в ее работе начинает использоваться ЭВМ, превращается в автоматизированную? Чтобы ответить на этот вопрос, целесообразно сначала изучить возможные способы использования ЭВМ в системах управления. Оказывается, можно определить три различных способа подобного использования.

 При первом из них, самом простом, машина применяется для выполнения отдельных вычислительных работ. В этом случае ЭВМ является своего рода автоматическим арифмометром, а вычислительный центр, где она установлена и эксплуатируется,— как бы фабрикой автоматизированного счета. Примерами таких работ могут служить расчет заработной платы, составление статистических сводок бухгалтерских отчетов и т. п. В этом случае внедрение ЭВМ практически не сказывается на структуре организации и методах ее деятельности. Подготовительная работа заключается в разработке программного обеспечения и способах поступления в вычислительный центр информации. Способ этот не только самый простой, но и дает скорейший эффект от установки ЭВМ.

 Второй способ применения ЭВМ связан с внедрением в системы управления автоматизированных информационно-справочных систем (ИСС), с помощью которых часть информации, используемой в работе учреждения, предварительно по заданным программам обрабатывается в ЭВМ и затем уже используется персоналом при выполнении различных функций по планированию и оперативному управлению. Цель внедрения информационно-справочной системы заключается в улучшении существующей «ручной» системы управления, оказавшейся непригодной в условиях возросших масштабов управленческой деятельности. ИСС вписывается в рамки существующих систем. В то же время существующие системы управления, их структура, методы работы, используемые документы, документооборот создавались (или складывались случайно) из расчета на ручную обработку информации, поэтому автоматизация на их базе не может обеспечить использования всех тех возможностей, которые потенциально заложены в машине.

Итак, на основании вышесказанного попробуем дать определение автоматизированной системе управления: «АСУ — специально разработанная человеко-машинная система  управления, предназначенная для  эффективного (в смысле установленного критерия) выполнения функций управления, обеспечивающих достижение поставленных перед системой целей, и максимально использующая возможности основных ее элементов — людей и машины» [7].

 

4. Виды АСУ

Автоматизированная система управления технологическим процессом или  АСУ ТП — решает задачи оперативного управления и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте.

Автоматизированная система управления производством (АСУ П) — решает задачи организации производства, включая  основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы [1].

 

5. Классификация АСУ

По мере расширения области применения АСУ и совершенствования методов  их создания меняются требования, области  применения и методика классификации  АСУ, значительные изменения происходят и в терминологии. Так, приведенное в действующем ГОСТе определение АСУ как человеко-машинной системы, обеспечивающей сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности, не полностью характеризует функционирующие и создаваемые системы. Многие действующие системы не ограничиваются сбором и обработкой информации, а, производя распознавание состояния объекта управления, выдают (и реализуют через соответствующие устройства) управляющие воздействия. Поэтому некоторые авторы предлагают и другие определения АСУ.

Для возможности учета особенностей исследуемых объектов управления и  предварительного определения укрупненных  характеристик планируемой АСУ  целесообразно использовать классификации  систем, проводимые по следующим четырем основным признакам: 1) степени автоматизации, 2) уровню управления, 3) интервалу управления, 4) функциональному назначению. Несмотря на большое разнообразие объектов, подверженных различным видам возмущающих воздействий (станки, технологические процессы, группы технологических агрегатов, коллективы людей, промышленные, культурные, медицинские или сельскохозяйственные предприятия и т. д.), можно указать на их некоторые общие свойства, результаты анализа которых являются исходными для принятия основных принципиальных решений при создании АСУ [5].

 

6. Устойчивость и оптимальность

Очень часто поведение системы  описывается лишь двумя словами: система устойчива. Устойчивость системы  означает, что малые изменения  входного сигнала, начальных условий или параметров системы не приводят к значительным отклонениям выходной координаты. Вообще говоря, это минимальное требование, которому должна удовлетворять системы.

Устойчивость линейных стационарных систем определяется и анализируется  сравнительно просто. Существующие для этих целей критерии устойчивости Рауса и Гурвица обеспечивают не только необходимые, но и доставочные условия устойчивости. Если линейная стационарная система удовлетворяет условиям устойчивости, то это означает, что, во-первых, при отсутствии входного сигнала выходной стремится к нулю независимо от величины начальных условий и, во-вторых, когда вход системы ограничен, то выходная реакция также ограничена.

В нелинейных системах может быть несколько равновесных состояний  и наблюдаются другие необычные явления, поэтому понятие устойчивости для них определяется не так просто. Более того, устойчивость при наличии или отсутствия выходного сигнала – это два совершенно различных понятия.

Определив, исходя из условий устойчивости, возможный диапазон изменения параметров, можно затем улучшить качество системы в известных пределах. При этом возникает совершенно новая область исследований, к которой относятся оптимальные системы. Основная масса пригодных для практики результатов получена в области оптимального управления линейными стационарными системами при относительно простом условии – ограниченности управляющего сигнала. Был предложен ряд вычислительных алгоритмов для отыскания особых решений в системах более общего вида, но эффективность этих методов еще полностью не оценена.

Оптимальные системы полезны и  в том отношении, что они определяют эталон, по которому следует сравнивать проектируемые системы. Такое сравнение  позволяет инженеру наметить правильные пути улучшения предлагаемой системы  [4, с. 19-20].

 

7. Теория управления

Управление как социальный феномен  известен с древних времен и является предметом изучения целого ряда наук, в том числе менеджмента, социологии, политологии, философии, кибернетики, психологии, экономики. Таким образом, теория управления как самостоятельная отрасль знания формируется и развивается как междисциплинарная система. Структура этой науки включает в себя разделы вышеперечисленных дисциплин, касающиеся управления. Это значит, что теория управления включает в себя социологию управления, экономику управления, философию управления, психологию управления, политику как искусство управления государством, менеджмент как науку и искусство управления организацией. Особое значение для становления теории управления имела кибернетика как наука об общих чертах процессов и систем управления в технических устройствах, живых организмах и человеческих организациях.

Объектом теории управления являются управленческие отношения, то есть такие  социальные отношения, которые складываются между организациями, учреждениями и отдельными индивидами (представителями этих организаций и учреждений) в процессе управленческой деятельности и устанавливают определенную структуру соподчинения между ними.

Управленческие отношения складываются по поводу координации и субординации общественных связей. В управленческих отношениях проявляется особый характер социального взаимодействия – соподчиненность, субординация, предполагающая, с одной стороны, авторитет целого, с другой – подчинение этому авторитету.

В качестве предмета теории управления могут выступать следующие направления научного исследования:

• сущность управленческих отношений как системы взаимодействия людей по поводу организации их совместной жизни;
• механизм управления различными социально-экономическими системами и их регулирование;
• механизм самоорганизации и саморегулирования;
• технологии и методика процесса управления;
• структурные элементы системы управления;
• принципы, методы управления и т. д.

Вычленение объекта и предмета теории управления позволяет дать определение данной отрасли знания. Теория управления представляет собой науку, изучающую управленческие процессы в социально-экономических системах, принципы, содержание и формы управленческих отношений. В центре ее внимания и изучение механизмов и социальных технологий эффективного управления.

Основными понятиями и категориями, используемыми в теории управления, являются: управление, система, субъект, объект, цель и принципы управления, управленческие отношения, методы, функции  и процесс управления [3].