Інформаційний обмін в системах управління

1. Інформаційна суть управління.

Управління — це цілеспрямована діяльність зі зміни стану керованого об'єкту або системи за заданим алгоритмом. Управління полягає у відтворенні керованою системою заданого стану або у виконанні послідовності команд.

Всі процеси управління мають інформаційний зміст, а всі системи управління с інформаційними системами.

Інформаційний обмін в системах управління здійснюється за каналами зв'язку, заснованими на лініях зв'язку.

Інформаційний обмін може мати, як симетричний (диспозитивний), так і несиметричний (імперативний) характер. Несиметричність імперативного інформаційного обміну обумовлена тим, шо його сторони грають різну функціональну роль: одна із сторін є ведучою (управляючою), а інша — підлеглою (керованою).

Підкреслимо, що управління — це не просто діяльність, а цілеспрямована діяльність. Саме ціленаправленість обумовлює інформаційну суть процесів управління.

Дійсно, щоб процес управління міг діяти, повинні існувати і бути доступні наступні інформаційні об'єкти:

• уявлення про поточний стан системи;

• уявлення про цільовий стан, до якого необхідно перейти;

• інформаційні методи, що дозволяють порівнювати поточний стан з цільовим, виявляти відмінності, ухвалювати рішення І видавати необхідні команди.

Регулювання — це діяльність по підтримці у заданого стану об'єкту або системи.

Класифікація систем управління

Автоматичні системи управління (АСУ) здатні функціонувати без участі людини. Правильно спроектовані АСУ мають високу надійність і ефективність. У багатьох випадках вони також демонструють високу економічність експлуатації.

У автоматизованих системах ручне управління поєднується з автоматичним. Прикладом такої системи є управління поїздами метро. Людина управляє поїздом вручну, але паралельно діє автоматична система, що контролює дії машиніста і застерігає від можливих помилок.

2. Класифікація систем управління за принципом дії

За принципом дії розрізняють механічні, гідравлічні, пневматичні, електромеханічні і електронні системи управління.

Для механічних систем величина розвиваючого зусилля і точність управління — це взаємно суперечливі вимоги.

Гідравлічні системи управління здатні розвивати великі зусилля і при цьому забезпечують високу точність. їх застосовують, коли ці вимоги важливі одночасно.

Для гідравлічних систем суперечливими вимогами є величина зусилля, що розвивається системою, і швидкість спрацьовування.

Пневматичні системи відрізняються від гідравлічних тим, що в них енергія передається не через рідину, а через газ. Гази, на відміну від рідин, стискаються, а це означає, що вони здатні запасати енергію. Розширюються гази дуже швидко (це відбувається із швидкістю звуку)', тому пневматичні системи, на відміну від гідравлічних, дозволяють поєднувати значні зусилля з високою швидкістю спрацьовування

Для пневматичних систем суперечливими вимогами є потужність і точність.

У електромеханічних системах, управління виконавчим пристроєм (електродвигуном або електромагнітом) здійснюється за допомогою зміни струму або напруги в силовому електроланцюзі. Основні переваги електромеханічних систем визначаються наступними факторами: можливістю управління на великих відстанях; простотою дублювання системи; відносною простотою прокладки лінії зв'язку.

За декілька хвилин електропровід можна прокласти через приміщення, за

Для електромеханічних систем, як і для механічних, суперечливими

вимогами є величина зусилля, що розвивається, і точність.

3. Класифікація за методом управління

У інформатиці розрізняють чотири основні способи організації управління:

- командне управління;

- пакетне управління;

- діалогове управління;

- адаптивне управління.

4. Комп'ютеризовані системи управління

Оскільки комп'ютер є електронним приладом, він найпростіше сполучається з електронними системами управління. Основною метою комп'ютеризації систем управління є їх автоматизація.

Системи управління, засновані на засобах обчислювальної техніки, називають комп 'ютеризованими системами управління.

При центральній автоматизації один комп'ютер забезпечує автоматичну роботу багатьох систем. Наприклад, в автомобілі бортовий комп'ютер здатний:

• управляти витратою палива;

• контролювати дії водія;

• оцінювати загрози з боку інших учасників руху і управляти пасивною безпекою;

• управляти гальмівною системою при проходженні поворотів на високій швидкості;

• контролювати знос найважливіших деталей;

• попереджати водія про необхідність технічного обслуговування вузлів і агрегатів;

• забезпечувати роботу системи захисту від викрадення;

• управляти бортовими засобами зв'язку;

• забезпечувати роботу навігаційної системи;

• управляти кліматичною обстановкою в салоні;

• дистанційно виконувати фінансові розрахунки при русі по платних автомагістралях, мостах, тунелях, а також при використанні інших комерційних споруд.

5. Інтерфейси систем управління

Сукупність засобів, за допомогою яких організовується необхідна взаємодія з системою управління, називається системним інтерфейсом.

Технічні засоби, що відповідають за взаємодію пристроїв, називають апаратними інтерфейсами. Взаємодію між комп'ютерними програмами забезпечують програмні інтерфейси, взаємодію програм з пристроями забезпечують програмно-апаратні інтерфейси. Але особливе значення для інформатики мають засоби, що забезпечують взаємодію технічних засобів (як апаратних, так і програмних) з людьми. їх називають інтерфейсом користувача інтерфейси систем управління реалізують дві функції: інформаційну функцію і функцію управління. Через інформаційний інтерфейс оператор отримує інформацію про стан контрольованого об'єкту або системи, а через інтерфейс управління він ними управляє.

Командне управління

При командному управлінні оператор видає окремі команди керованому об'єкту, який їх отримує, розпізнає і виконує. Оператор може:

• самостійно формувати команди;

• брати їх зі своєї пам'яті;

• отримувати команди з джерела даних (наприклад з інструкції по роботі з системою);

• отримувати команди по інформаційних каналах від вище розташованих елементів системи управління.

Пакетне управління

Пакет — це заздалегідь сформована послідовність команд (список інструкцій, програма). У пакетному режимі оператор видає системі весь пакет відразу, після чого роль оператора виконує частина системи управління, яка називається операційною системою.

Діалогове управління

У діалоговому режимі керована система сама звертається до оператора із запитами, що дозволяють вибрати спосіб дії, що управляє, на систему. Саме так організований інтерфейс управління в більшості сучасних комп'ютерних програм і операційних систем.

Замкнута система управління. Зворотний зв'язок

У відкритій моделі оператор отримує інформацію від одного управління об'єкту, а управляє іншим.

Адаптивне управління.

Наявність зворотного зв'язку дозволяє досягти мети управління навіть в особливо складних умовах, коли зовнішні перешкоди виводять систему управління із стійкого стану. Зворотний зв'язок дозволяє парирувати дію несподіваних, не передбачених заздалегідь перешкод, що впливають на стан об'єкту управління, оператора і джерела інформації. На використанні зворотного зв'язку заснований принцип адаптивного управління.

Адаптація — це процес активного пристосування до умов і обставин навколишнього середовища. При адаптивному управлінні оператор гнучко управляє своїми діями, враховуючи інформацію, що надходить від об'єкту управління по каналу зворотного зв'язку. Він як би адаптує стан елементів системи управління, погодившись з умовами навколишнього середовища, що змінюються. Системи автоматичного керування.

Для автоматичного керування застосовують різноманітні технічні засоби, які утворюють автоматичний керуючий пристрій, що одержує інформацію за допомогою посилання різноманітних сигналів.

Залежно від характеру керуючої дії системи автоматизації бувають стабілізуючі, програмні і слідкуючі.

Стабілізуюча автоматична система здатна тривалий час підтримувати керуючу величину постійною (наприклад, підтримування заданої швидкості обертання вала, рівня рідини в резервуарі, тиску та ін.).

Програмна автоматична система змінює керуючу величину відповідно з наперед заданою послідовністю змін.

Слідкуюча автоматична система замінює керуючу величину залежно від значення невідомої раніше змінної величини на вході автоматичної системи.

За принципом дії системи поділяються на системи з розімкнутими і замкнутими ланцюгами дії (рис. 1).

Автоматичною системою з розімкнутим ланцюгом Дії називається така система, В ЯКОЇ вхідними є тільки зовнішні дії керуючого пристрою. Ці дії визначені раніше і не залежать від дійсного стану керуючого об'єкта або процесу. Така система використовується тільки для керування простими процесами, які відбуваються в одних і тих самих умовах і у визначеному порядку.

Автоматичною системою із замкнутим ланцюгом дії називають таку систему, в якій вхідними для керуючого пристрою є як зовнішні, так і внутрішні (контролюючі) дії. Прикладом замкнутої системи може бути автоматична система регулювання. В ній керуючі дії виробляються внаслідок порівняння дійсного значення керуючої величини з наперед заданою. Пристрій, що виконує функції регулювання, називається автоматичним регулятором.

Системи автоматичного керування широко застосовуються в усіх галузях промисловості не тільки для керування машинами, верстатами, лініями та іншими транспортними об'єктами, а й для контролю якості обробки деталей та сортування їх.

Для запобігання несправностям, які можуть призвести до аварій, ламання інструментів і устаткування в автоматичних лініях, застосовують засоби автоматичної сигналізації і захисту, які в будь-який час можуть зупинити лінію чи інший об'єкт.

Поиск по сайту: