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:

1. предварительный анализ задачи алгоритмизации и описания объекта;

2. структурное описание объекта;

3. анализ связи между его параметрами;

4. определение его основных характеристик;

5. моделирование процесса и проверка адекватности его математического описания реальному процессу;

6. анализ модели и выработка на ее основе рекомендаций по улучшению процесса управления;

7. разработка оптимальных алгоритмов;

8. 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.