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

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).

Многие ошибочно полагают что электропривод – это электродвигатель выполняющий какую-то работу. На самом деле это не совсем верно. В систему электропривода входит не только электродвигатель, но и редуктор, система управления к нему, датчики обратной связи, различные реле и пр. Это не электрическая система, а электромеханическая. Она может быть регулируемой (автоматизированной, автоматической или не автоматизированной) или не регулируемой (насосы бытовые и пр.). Мы рассмотрим виды регулируемых устройств.

Не автоматизированный электропривод

При работе данного устройства все действия по регулированию каких-либо координат выполняются в ручном режиме. То есть для работы данного типа устройств необходим оператор, человек который будет следить за правильностью выполнения процессов. Как пример можно привести крановый электропривод, где все действия выполняются оператором.

Автоматизированный электропривод

В отличии от не автоматизированных приводов, в автоматизированных присутствуют сигналы обратной связи по координатам или параметрам (ток двигателя, скорость, положение, момент). Ниже приведена структурная схема:

Структурная схема автоматизированного электропривода

ЗА – защитная аппаратура (автоматические выключатели, предохранители и пр.)

ПЭЭ – преобразователь электрической энергии (частотник, тиристорный преобразователь)

ДТ – токовый датчик

ДН – датчик напряжения

СУ ПЭЭ – система управления преобразователем

ПУ – пульт управления

ПМ – передаточный механизм (муфта, редуктор и пр.)

РО – рабочий орган

ЭД — электродвигатель

При такой структуре управления СУ ПЭЭ управляет не только преобразователем, но и всей системой сразу. При таком управлении датчики обратной связи обеспечивают контроль за параметрами и сигнализируют об этом оператору. Данная система в автоматическом режиме может проводить некоторые операции (пуск, останов и пр.), но все равно требуется присутствие человека, для контроля, за работой данного устройства. Например, пуск много конвейерной линии, где пускаются не все конвейеры сразу, а по очереди, где учитывается также время пуска каждой линии и условия пуска. Точно также они и останавливаются.

Как видим из структурной схемы сигналы обратной связи приходят на пульт оператора, который непосредственно соблюдает технологический процесс, и часть приходит в систему управления преобразующим устройством для осуществления основных защит и отработки некоторых изменений задающего сигнала, поступающего с пульта управления.

Автоматический электропривод

Для работы электропривода в автоматическом режиме не требуется присутствие человека. В данном случае все происходит автоматически. Ниже приведена структурная схема:

Структурная схема системы автоматического управления электроприводом

АСУ ТП – автоматическая система управления технологическим процессом

Как видим из структурной схемы что в АСУ ТП приходят все датчики обратной связи. В ней происходит обработка сигналов от датчиков, и выдаются управляющие сигналы для других подсистем. Данная структура управления очень удобна, так как не требует постоянного наблюдения оператора за технологическим процессом, и снижает влияние человеческого фактора. Например модернизированные шахтные подъемные машины, которые могут работать в автоматическом режиме ориентируясь по датчикам обратной связи

В современном мире активно внедряются АСУ ТП не только для электроприводов. Очень редко встречаются системы с ручным управлением технологическими процессами все они либо автоматизированные, либо на этих линиях полностью внедрены АСУ ТП.

1. Основные понятия и определения

Целенаправленные процессы, выполняемые человеком для удовлетворения различных потребностей, представляют собой организованную и упорядоченную совокупность действий, называемых операциями . Операции делят на два класса: рабочие операции и операции управления.

К рабочим операциям относят действия такого рода, как, например, снятие стружки при обработке детали на станке, перемещение груза и т.п. Замена человека механизмом в рабочих операциях называется механизацией .

Для правильного и качественного выполнения рабочих операций необходимо направлять их действиями другого рода – операциями управления , посредством которых в соответствующие моменты обеспечивается начало, порядок следования и прекращение отдельных рабочих операций; процессу придаются нужные показатели – по направлению, скорости, ускорению рабочего инструмента, температуре, давлению и т.д. Совокупность управляющих операций образует процесс управления .

Замена труда человека как в рабочих операциях, так и в операциях управления, действиями технических устройств называется автоматизацией .

Совокупность технических средств – машин, орудий труда, средств механизации – при этом является объектом управления .

Совокупность устройств управления и объекта управления образует систему управления .

Система, в которой все рабочие и управленческие операции выполняются техническими устройствами, называется системой автоматического управления (САУ) .

Система, в которой автоматизирована только часть управленческих операций, а другая их часть (обычно наиболее ответственная) выполняется людьми, называется автоматизированной системой управления (АСУ) .

В ходе развития систем управления менялось соотношение между этими видами управления. Автоматизированное управление на определенном этапе считалось высшим уровнем автоматического . По мере совершенствования алгоритмов АСУ появились типовые алгоритмы управления, автоматизирующие сбор, обработку информации и принятие типовых решений в условиях определенности. Значит, в этой области автоматическое управление является верхним пределом автоматизированного управления. Но если взять весь комплекс задач функционального управления производством, то видно, что автоматизированное управление не может быть преодолено из-за необходимости принятия творческих решений в условиях неопределенности.

2. Классификация и состав АСУ

По виду объекта управления АСУ делятся на: автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП ) и автоматизированные системы управления производственно-хозяйственной деятельностью (АСУПХД ), примерами которых являются автоматизированные системы управления предприятием (АСУП).

У этих видов АСУ имеется единая основа, которая заключается в процессе обработке информации. Это делает возможным построение интегрированных систем управления, где обрабатываются как данные о технологических процессах, так и данные о производственно-хозяйственной деятельности.

АСУТП по виду производства делятся на АСУ непрерывным производством и АСУ дискретным производством.

Технологический процесс вкл ючает переработку, транспортировку и хранение. Производство бывает дискретное и непрерывное.

Дискретное – производство, в котором переработка осуществляется в несколько этапов и от одной ее фазы к другой обязательно осуществляется транспортировка.

Непрерывное – производство, в котором обработка ведется на фоне транспортировки.

Всякая АСУ состоит из функциональной и обеспечивающей частей . Подсистемы, входящие в функциональную часть, называются функциональными подсистемами АСУ , а подсистемы, входящие в обеспечивающую часть – обеспечивающими подсистемами АСУ .

Задачи функциональных подсистем – это те задачи, ради решения которых и создается АСУ. Они различны для различных видов АСУ, т.е. для АСУТП одни функциональные задачи, а для АСУПХД – другие. В качестве примера рассмотрим состав функциональных подсистем АСУПХД.

Функциональные подсистемы АСУПХД соответствуют видам производственно-хозяйственной деятельности. Каждый производственный объект осуществляет, во-первых, основное производство. Для функционирования основного производства возникает вспомогательное производство. Кроме того, необходимо организовать процессы снабжения и сбыта и т.п.

Каждый из этих процессов представляет собой самостоятельный объект управления.

Таким образом, в состав функциональных подсистем АСУПХД входят, как правило, следующие подсистемы:

- Подсистема технико-экономического планирования;

- Подсистема оперативного управления основным производством;

- Подсистема управления технической подготовкой производства;

- Подсистема управления материально-техническим снабжением;

- Подсистема управления сбытом и реализацией продукции;

- Подсистема управления качеством;

- Подсистема бухгалтерского учета и др.

Целью обеспечивающих подсистем является обеспечение решения задач функциональных подсистем АСУ. Состав обеспечивающих подсистем не зависит от вида АСУ и включает следующие подсистемы:

- Информационное обеспечение;

- Математическое обеспечение;

- Программное обеспечение;

- Техническое обеспечение;

- Лингвистическое обеспечение;

- Эргономическое обеспечение;

- Правовое обеспечение и др.

Информационное обеспечение – это совокупность данных, необходимых для решения функциональных задач АСУ, организованных в виде баз и банков данных.

Математическое обеспечение – это математические модели, методы и алгоритмы для решения функциональных задач АСУ.

Программное обеспечение – это комплекс программ, применяющихся в АСУ. Различают общее и специальное программное обеспечение. Общее ПО осуществляет управление работой технических средств и информационной базы. Специальное ПО предназначено для решения функциональных задач.

Техническое обеспечение – это комплекс технических средств дл я сбора, передачи, хранения и обработки информации.

Лингвистическое обеспечение – это совокупность языковых средств, используемых для машинной обработки информации и облегчающих общение человека с техническими средствами АСУ.

Эргономическое обеспечение – это методы и средства, обеспечивающие эффективное взаимодействие с системой всех категорий пользователей и обслуживающего персонала.

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.