Основы построения АСДТУ
Системы и управление
Система – совокупность элементов, связанных между собой общими режимами работы для достижения общих целей преобразования видов материи при некотором отличии целей и свойств всей системы от целей и свойств отдельных ее элементов или их частичных комбинаций.
Эта формулировка справедлива и для более узких понятий – «сложная система», «сложная динамическая система», добавив к определению для динамической системы – изменяющаяся во времени.
Примером сложной системы может служить энергосистема, ее элементы – электростанции, подстанции, линии передачи связаны между собой и служат для выполнения общей цели – преобразования энергоресурсов в электрическую и тепловую энергию и передачу ее потребителям.
Управление - воздействие на объект для реализации заранее принятых целей. Оно осуществляется на основании анализа получаемой информации об объекте и окружающей его внешней среде.
Управление должно быть оптимальным. Оптимальное управление заключается в выборе наилучших, по некоторому критерию эффективности, управляющих воздействий из множества возможных в соответствии с установленной целью управления и с учетом ограничений.
Цель определяется внешними для данной системы факторами. Структура системы - совокупность связей между ее элементами. Системы могут быть разделены на подсистемы, между которыми имеются связи. Подсистемы подразделяются по иерархическому принципу. Все что вне системы - внешняя среда. Если система не связана с внешней средой, то это система называется замкнутой.
В системе управления с иерархической структурой у каждой подсистемы могут быть свои цели, не обязательно совпадающие с целью всей системы, но эти цели должны быть согласованы.
Таким образом, оптимальное управление предполагает наличие множества возможных путей управления. Ограничения уменьшают свободу выбора управляющих воздействий. Чем уже возможность выбора, тем менее эффективно управление. Критерий эффективности позволяет определить, хорошо или плохо работает система.
Система управления - система, объединяющая две подчиненные системы (подсистемы) - управляющую и управляемую. Управляющая подсистема - система, осуществляющая функции управления. Управляемая подсистема - система, являющаяся объектом управления. Управление включает: планирование, оперативное управление, организацию, связь.
Состав АСДТУ
В состав АСДТУ входят следующие основные компоненты (части системы):
§ оперативный персонал;
§ информационное, организационное, программное и техническое обеспечение.
Разработка программного обеспечения проводится на основе математического обеспечения, которое в состав АСДТУ не входит. Упрощенная схема взаимодействия этих основных компонентов представлена на рис. 2.
|
| Рис. 2. Упрощенная схема взаимодействия основных компонентов АСДТУ |
Процесс функционирования АСДТУ по существу является процессом целенаправленного преобразования входной информации в выходную. Это преобразование выполняется совместно двумя компонентами: оперативным персоналом и техническим обеспечением (КТС). Это главные компоненты АСДТУ. Именно они собирают входную информацию от объекта управления и других внешних источников, обрабатывают и анализируют ее, принимают решения по управлению и реализуют их, формируя управляющие воздействия на объект.
Чтобы люди и КТС могли функционировать правильно в соответствии с принятыми критериями их необходимо обеспечить соответствующими правилами и инструкциями. Для оперативного персонала – это организационное обеспечение, для ЭВМ – программное обеспечение (остальные части КТС реализуют свои алгоритмы аппаратным способом, поэтому в дополнительных инструкциях не нуждаются).
Между указанными компонентами АСДТУ происходит интенсивное взаимодействие. Все эти взаимодействия, а также взаимодействие с внешней средой носят, прежде всего, информационный характер, т.е. сводятся к передаче и приему информации в виде различных сигналов, данных, сообщений, текстов и т.д. Такой информационный обмен требует наличия определенных соглашений о принятых формах и возможных значениях тех или иных информационных элементов. Совокупность этих соглашений, т.е. множество принятых форм массивов данных документов, перечней и шкал используемых сигналов, кодов и правил их расшифровки образуют еще один условно выделяемый основной компонент АСДТУ – информационное обеспечение. С помощью этого компонента осуществляются все процессы обмена информацией как внутри АСДТУ, так и с внешней средой.
Информация в АСДТУ
Управляемый объект и протекающие в нем процессы характеризуются рядом параметров, изменяющихся во времени. В динамической системе для целей управления необходимо непрерывно или периодически пересматривать значения параметров, корректируя их в соответствии с принятыми критериями управления. Количественные значения параметров, а также смысловые сообщения (приказы, качественные характеристики объекта и др.) образуют информацию об объекте управления.
Под информацией о системе понимаются новые, ранее не известные, сведения, знания, получение которых приводит к повышению уровня осведомленности об управляемой системе и среде ее функционирования и которые в данный момент могут влиять на принятие решения и тем самым на поведение системы. Следует различать понятия «информация» и «данные».
Данные – совокупность записанных (хранящихся в памяти ЭВМ) сведений, которые в текущий момент не используются.
Данные превращаются в информацию при непосредственном их использовании в алгоритмах управления. Обычно данные группируются в отдельные массивы по некоторым признакам, например, по роду задач, в которых они могут использоваться. Например, в АСДТУ энергосистемами есть банк данных для расчета установившихся и переходных режимов электрических систем (сопротивления ЛЭП, трансформаторов, генераторов; постоянные инерции; коэффициенты трансформации и т.д.).
Информация, передаваемая подряд, без перерыва, называется сообщением.
Организованная подборка сведений о каком-либо объекте или процессе либо о ряде однородных объектов или процессов называются массивом информации.
Данные и информация делятся на первичные и вторичные.
К первичным относятся сведения, поступающие в устройство управления от датчиков или через устройства ввода; к вторичным – результат обработки первичных по тем или иным алгоритмам в устройстве управления.
Например, данные о параметрах энергосистемы, а также информация о нагрузках станций и потребителях в текущий момент являются первичными; результаты расчетов (напряжения узлов, потери мощности в ЛЭП и др.) – вторичные.
В АСДТУ первичная информация собирается с помощью датчиков и передается (с некоторой предварительной обработкой) в управляющую ЭВМ, которая на основании принятых критериев и алгоритмов вырабатывает команды, воздействующие на объект управления, или представляет информацию, рекомендуемую человеку для принятия решений. Таким образом, в АСДТУ происходят процессы сбора, передачи, обработки и хранения информации.
Движение информации в АСДТУ
Схема представляющая движение информации в АСДТУ представлена на рис. 3. На вход управляемой системы подаются величины двух типов: либо управляющие воздействия Р (образующие вектор (р1,…, рn)), либо возмущающие воздействия V = v1,…, vk, как внутренние, так и внешние. Для работы управляющей системы необходима информация об управляемой системе. С этой целью осуществляется восприятие – формирование образа объекта в виде совокупности сведений об отдельных его параметрах. В результате восприятия образуются сигналы в форме, удобной для обработки и передачи. Передача информации состоит в переносе сигналов на расстояние. Она может осуществляться сигналами той или иной физической природы по каналам связи (механические, гидравлические, электрические, радио, оптические и т.д.). Ввиду наложения внешних возмущений w1 и w2 на каналы связи передача информации сопряжена с ее частичным искажением. Система управления имеет смысл лишь в условиях сохранения достоверности информации в некоторых допустимых пределах.
Обработка информации означает принятие тех или иных решений (формирование управляющих воздействий) в соответствии с поставленной целью и на основании полученной информации.
Функции обработки выполняют различные устройства управления (УУ). В АСДТУ вся формальная, подготовительная часть обработки возлагается на ЭВМ, принятие конечных решений осуществляет человек. Он также контролирует процесс управления. Поэтому, рис. 3 дополнен представлением информации на разных этапах ее движения.
|
| Рис. 3. Схема движения информации в АСДТУ |
Представление заключается в демонстрации состояния объекта и его параметров в виде условных отображений. На разных стадиях движения информации формы ее представления различны. Но так как в АСДТУ функции управления обычно могут выполняться человеком, то информация должна представляться ему в процессе управления в форме, удобной для восприятия (документы, изображения на экранах дисплеев, индикация указательными приборами и т.д.).
Воздействие на объект управления состоит в сообщении ему такой информации, которая приводит к изменению регулируемых параметров, т.е. к изменению состояния объекта.
Управление сложными системами невозможно только на основании текущей информации о состоянии объекта управления. Оптимальное управление в большинстве случаев связано с прогнозированием возможных ситуаций на объекте управления и внешних воздействий.
Таким образом, в АСДТУ характерен замкнутый контур циркуляции информации по принципу обратной связи. Обработка информации заключается не только в оценке текущей информации и принятия ее на основании решений, но и в выработке прогноза на будущее, т.е. в оценке будущих состояний объекта.
В связи с этим следует различать детерминированную и вероятностную информацию. Информация о прошлом (архивная) и настоящая (текущая) является детерминированной (определенной). Информация о будущем носит вероятностный характер, так как прогнозировать поведение объекта и внешней среды можно только с какой-то степенью вероятности (из-за зависимости от случайных возмущений).
По характеру передачи и обработки информация делится на оперативную (срочную) и неоперативную.
Оперативная информация необходима для управления и должна поступать в темпе процесса производства. Получение такой информации обычно осуществляется через оперативно-информационный комплекс (ОИК). [Работа ОИК в темпе управляемого процесса означает, что текущая информация об объекте используется для контроля, принятия решений человеком и выработки управляющих воздействий в соответствии с критериями управления]. К основным чертам оперативной информации относятся:
§ частично случайный характер возникновения потребности в ней (например, в связи с отклонениями показателей технологического процесса от нормы);
§ малое время получения и первичной обработки информации;
§ малый объем по сравнению с массивами информации, хранимыми в ЭВМ;
§ отображение на специальных терминалах (дисплеях, приборах, индикаторах) в удобной для восприятия и быстрого осмысления форме.
Неоперативная информация складывается из статистических, технологических, проектных, плановых, административно-хозяйственных данных. Как упоминалось ранее, АСДТУ в энергетике строится по иерархическому принципу. Между управляющими системами разных уровней должны циркулировать обменные информационные потоки. На каждом уровне свой алгоритм сбора и обработки информации в зависимости от задач управления.
Совокупность прямых и обратных информационных связей между уровнями и элементами системы управления составляет собственно информационную систему.
На каждом уровне можно выделить внешнюю и внутреннюю выходную информацию. Внешняя информация предназначена для передачи на другие уровни иерархии, содержит сведения об управляющей и управляемой подсистемах. Внутренняя информация делится на справочную и оперативную. Справочная информация хранится в памяти ЭВМ и создается по всем показателям, которые могут потребоваться для человека в процессе управления и для алгоритмического решения задач управления. Оперативная информация содержит сведения о состоянии элементов и частей управляемой подсистемы, необходимые для принятия решений в данное время.
Мера количества информации
Получение информации представляет собой процесс раскрытия неопределенности случайного события. При этом ясно, что степень неопределенности оказывается тем больше, чем большее число исходов имеет это событие, т.е. чем больше m. Т.о., степень неопределенности есть функция числа исходов, т.е. f (m). Функция f (m), характеризующая количественную меру неопределенности, должна, очевидно, удовлетворять следующим условиям:
- при m = 1 f (m) = 0;
- при возрастании m f (m) возрастает;
- степень неопределенности n (независимых) случайных событий с числом исходов соответственно m 1 , m 2 , ..., m n равняется сумме степеней неопределенности этих событий, т.е.
f (m 1 , m 2 , ..., m n ) = f (m 1 ) + f (m 2 ) + ...+ f (m n ) . ( 2 )
Английский инженер Хартли в 1928 г. предложил использовать в качестве
f (m) логарифмы m по основанию 2. В этом случае начальная неопределенность событий с m исходами может быть представлена как
h нач = log 2 m . ( 3 )
Получение информации есть уменьшение неопределенности. Количество полученной информации I равно разности между начальной h нач и оставшейся после получения информации конечной h кон неопределенностью, т.е.
I = h нач - h кон . ( 4 )
Если после получения информации неопределенность полностью раскрыта
(h кон = 0), то
I = h нач = log 2 m . ( 5 )
За единицу количества информации (бит) принимается в соответствии с ( 5 ) количество информации, содержащееся в событии с двумя равновероятными исходами ( m = 2 ).
B n событиях, каждое из которых имеет m i исходов,
( 6 )
Так, в примере, приведенном в предыдущем разделе в соответствии с мерой неопределенности Хартли I = 4 бит.
Мера неопределенности Хартли не учитывает уменьшение неопределенности события в случае разных вероятностей исходов этого события. С целью учета вероятности исходов события Шеннон предложил для определения степени неопределенности использовать энтропию, т.е. среднее значение неопределенности использовать энтропию, т.е. среднее значение неопределенности всех m исходов, имеющих вероятности P 1 ...P i ...I m .
Неопределенность i-го исхода
h i = - log 2 P i . ( 7 )
Среднее значение неопределенности всех m исходов, т.е. энтропия
. ( 8 )
Сравним меры неопределенности Хартли и Шеннона на примере события с двумя исходами. Пусть m = 2, вероятность первого исхода Р , вероятность второ-го исхода 1 - Р , тогда энтропия
H = - P log 2 P - (1- p) log 2 (1 - P) .
Ясно, что при Р = 0 и Р = 1 неопределенность в событии отсутствует, т.е. Н = 0, а при Р = 0.5 H = H max = 1 (рис. 7). Мера неопределенности Хартли в со-бытии с двумя исходами h = log 2 m = 1. Т.о., мера Шеннона и мера Хартли совпа-дают при равной вероятности исходов.
Количество информации, содержащееся в сообщении, согласно Шеннону, есть разность энтропии до и после получения сообщения, т.е.
I = H нач - Н кон . ( 9 )
Если сообщение полностью раскрывает неопределенность, то
. ( 10 )
Если это сообщение состоит из n элементов, каждый из которых может иметь m качеств с вероятностями Р 1 ,..., Р i ,..., P m , то
. ( 11 )
Пусть в условиях примера 1 вероятности появления разных качеств 1 и 2 элементов сообщения одинаковы, т.е. Р 11 = Р 21 = Р 12 = Р 22 = 0.5. Вероятность первого качества третьего элемента (“мощность электростанции”) Р 13 = 0.9, а второго качества третьего элемента (“мощность энергообъединения”) Р 23 = 0.1. Вероятность первого качества четвертого элемента (“соответствует плановой”)
Р 1 4 = 0.9999, а второго качества четвертого элемента (“отличается от плановой на 50%”) Р 2 4 = 0.0001. Тогда информация, содержащаяся в сообщении примера 1 будет:
I = 1 + 1 + (- 0.9 log 2 0.9 - 0.1 log 2 0.1) + (-0.9999 log 2 0.9999 - 0.0001 log 2 0.0001) @
@ 2.5 бит < 4 бит .
Мера информации Шеннона получила также название статистической меры информации.
Сообщении
Помехи, воздействующие на канал связи в процессе передачи сообщения, искажают передаваемый сигнал и вносят тем самым неопределенность в сообщении П (рис. 1), поступающее к получателю сообщения. При наличии помех сообщение П не полностью достоверно, и контролируемый объект вопреки полученному сообщению может находиться с некоторой вероятностью, например, не в i-ом состоянии, а в любом другом из (m - 1) состоянии.
Пусть Н(a) - энтропия источника информации, т.е. неопределенность i-го состояния объекта из m его состояний, а Н b (a) - неопределенность для получателя состояния объекта после получения сообщения о его i-ом состоянии. Тогда количество информации в сообщении П есть
I = H (a) - H b (a) . ( 14 )
Неопределенность Н b (a) , вносимая помехами, может быть оценена, если известны условные вероятности i-го состояния объекта при получении сообщения о его j-ом состоянии, где i, j = 1, 2, ..., m :
H b (a) = - 
. ( 15 )
Тогда количество информации в сообщении при наличии помех:
I = H (a) - H b (a) = 
- ( - 
) . ( 16 )
Количество информации в сообщении при наличии помех в канале связи в случае оценки кибернетической мерой может быть определено как
I k = log 2 g = log 2 
, ( 17 )
где Р b - вероятность наличия достоверной информации о состоянии контролируемого объекта при принятии решения.
Определим, для примера количество информации в принятом сообщении о положении одного выключателя при наличии помех в канале связи. Пусть Р 1 - вероятность включенного состояния выключателя, Р 2 - вероятность его отключенного состояния, Р - вероятность искажения передаваемого сигнала (т.е. вероятность перехода сигнала, соответствующего включенному состояния, в сигнал, соответствующий отключенному состоянию выключателя), а (1 - Р) - вероятность правильного приема сообщения. Составим матрицу вероятностей передачи и приема сообщения.
| Переданное сообщение | Состояние выключателя | Выключатель включен | Выключатель отключен |
| Вероятность передачи сообщения | Р 1 | Р 2 | |
| Условная вероятность приема сообщения | выключатель включен | Р 11 = 1 - Р | Р 12 = Р |
| выключатель отключен | Р 21 = Р | Р 22 = 1- Р |
Тогда неопределенность состояния выключателя при получении сообщения о его включенном состоянии
H 1 (a) = - (1 - P) log 2 (1 - P) - P log 2 P ,
а неопределенность при получении сообщения об отключенном состоянии выключателя
H 2 (a) = - P log 2 P - (1 - P) log 2 (1 - P) .
Ясно, что Н 1 (a) = Н 2 (a) , тогда среднее значение неопределенности состояния выключателя
Н b (a) = Р 1 Н 1 (a) + Р 2 Н 2 (a) =
= ( Р 1 + Р 2 ) [- P log 2 P - (1 - P) log 2 (1- P)] .
Поскольку Р 1 + Р 2 = 1 ,
Н b (a) = - P log 2 P - (1 - P) log 2 (1- P) ,
и среднее количество информации на одно сообщение
I = H (a) - H b (a) =
= - P 1 log 2 P 1 - P 2 log 2 P 2 - [ - P log 2 P - (1 - P) log 2 (1- P)] .
Ясно, что количество информации в сообщении при наличии помех в канале связи уменьшается. Так, при Р 1 = Р 2 и Р = 10 -3 I = 0,99 бит, т.е. < 1 бит.
Контролируемого параметра
Контролируемый параметр может принимать бесконечное число значений. Однако передача значений параметра посредством устройства телеизмерения, а также его отображение посредством аналогового, а тем более цифрового измерительного прибора осуществляется с конечной точностью. Т.о., в пределах диапазона изменения параметра происходит квантование по уровню его значений. Поэтому количество информации, содержащееся в сообщении о значении контролируемого параметра, имеет конечное значение.
Пусть значение параметра может изменяться в пределах от X min до X max c шагом квантования DХ . Тогда число возможных значений отображаемого параметра
, ( 18 )
и количество информации в сообщении
I = - 
, ( 19 )
где Р i - вероятность появления i-го уровня параметра, å Р i = 1 . Это среднее количество информации на одно сообщение. Оно может быть использовано при оценке количества известительной оперативно-диспетчерская информация.
При превышении контролируемым параметром технологического предела (ОДИТ) количество информации для диспетчера претерпевает скачок. Значение технологического предела контролируемого параметра зафиксировано в сознании диспетчера, отмечено на шкале измерительного прибора, а переход значения параметра за технологический предел сопровождается, как правило, каким-то дискретным сигналом диспетчеру.
Количество информации при переходе за технологический уровень
I k = log 2 
, ( 20 )
где Р т - вероятность перехода значения контролируемого параметра за технологический предел,
Р ст - вероятность получения достоверного сообщения об этом событии.
Пусть, например, контролируемый параметр - частота энергосистемы. Рабочий диапазон изменения частоты 49,5 - 50 Гц, точность цифрового частотомера Df = 0,01 Гц, технологический предел - 49,5 Гц, вероятность выхода частоты за это значение - Р т = 0,001, вероятность получения достоверной информации о выходе за технологический предел Р ст @ 1. Т.о., число различных уровней частоты в рабочем диапазоне
,
следовательно, количество информации в показании частотомера при равной вероятности любого уровня
I = log 2 m = log 2 50 @ 5,5 бит .
Количество информации о том, что значение частоты находится в рабочем диапазоне
бит.
Количество информации в сообщении о выходе частоты за технологический предел
, бит.
Информации
Энергосистема представляет собой сложный объект управления. Режим работы энергосистемы зависит от положения большого числа коммутирующих аппаратов и характеризуется большим количеством параметров. Поэтому поток сообщений, поступающих на диспетчерский пункт энергосистемы, очень велик, и диспетчер оказывается не в состоянии уделять равное внимание всем сообщениям. Впрочем, в этом и нет необходимости, т.к. далеко не все сообщения важны для управления энергосистемой в сложившейся конкретной ситуацией. Следовательно, поток сообщений, отображаемых диспетчеру, должен быть упорядочен, что выполнимо при наличии предварительной обработки поступающей информации в ЭВМ АСДУ энергосистемы. При разработке системы отображения ОДИ руководствуются обычно следующими пятью принципами:
Первый (основной) принцип - активизация средствами отображения внимания диспетчера при увеличении количества информации в сообщении. Например, мигание светового символа на диспетчерском щите или на экране дисплея, появление специального, легко воспринимаемого диспетчером, дискретного сигнала и прочее.
Второй принцип - минимизация предъявляемой диспетчеру информации, т.е. предъявление диспетчеру по инициативе системы отображения лишь обобщенного сообщения о состояния энергосистемы. Детализация требуемой диспетчеру информации происходит по инициативе диспетчера.
Третий принцип - дублирование информации, поступающей на диспетчерский пункт как средствами телемеханики, так и путем анализа семантических связей в поступающей телеинформации, что повышает достоверность отображаемой диспетчеру информации.
Четвертый принцип - дифференциация символов контролируемых объектов по технологическому признаку. Например, отображение разным цветом линий и шин различного напряжения на диспетчерском щите и на экране дисплея.
Пятый принцип - дифференциация воспроизведения информации по ее важности в конкретной ситуации, что позволяет повысить оперативность работы диспетчера. Для реализации этого принципа система отображения ОДИ должна обладать способностью к сложному логическому анализу поступающей информации, с целью выявления ее важности для диспетчера в данной ситуации.
В простых случаях важность информации может быть охарактеризована весовыми коэффициентами. Например, при отображении положения выключателей подстанции (рис. 7) в качестве весового коэффициента может быть принято отношение мощности, проходящей через выключатель к суммарной мощности, проходящей через подстанцию, т.е.
. ( 21 )
В случае включенного положения всех выключателей, весовые коэффициенты K Q 1,2 = 0,5 , K Q 4-9 = 1/6 , a KQ 3, 10 = 0. При изменении схемы, например, при отключении выключателя Q 1 весовые коэффициенты изменяются и составляют
K Q2 = 1 , K Q3 = 0,5 , K Q4-9 = 1/6 , K Q10 .
Рис. 7. Важность информации по положению
выключателей подстанции
Для определения степени важности ОДИ для диспетчера энергосистемы в память ЭВМ АСДУ должна быть заложена подробная информационная модель контролируемой системы и алгоритмы логического анализа поступающей информации.
Основы построения АСДТУ
Системы и управление
Система – совокупность элементов, связанных между собой общими режимами работы для достижения общих целей преобразования видов материи при некотором отличии целей и свойств всей системы от целей и свойств отдельных ее элементов или их частичных комбинаций.
Эта формулировка справедлива и для более узких понятий – «сложная система», «сложная динамическая система», добавив к определению для динамической системы – изменяющаяся во времени.
Примером сложной системы может служить энергосистема, ее элементы – электростанции, подстанции, линии передачи связаны между собой и служат для выполнения общей цели – преобразования энергоресурсов в электрическую и тепловую энергию и передачу ее потребителям.
Управление - воздействие на объект для реализации заранее принятых целей. Оно осуществляется на основании анализа получаемой информации об объекте и окружающей его внешней среде.
Управление должно быть оптимальным. Оптимальное управление заключается в выборе наилучших, по некоторому критерию эффективности, управляющих воздействий из множества возможных в соответствии с установленной целью управления и с учетом ограничений.
Цель определяется внешними для данной системы факторами. Структура системы - совокупность связей между ее элементами. Системы могут быть разделены на подсистемы, между которыми имеются связи. Подсистемы подразделяются по иерархическому принципу. Все что вне системы - внешняя среда. Если система не связана с внешней средой, то это система называется замкнутой.
В системе управления с иерархической структурой у каждой подсистемы могут быть свои цели, не обязательно совпадающие с целью всей системы, но эти цели должны быть согласованы.
Таким образом, оптимальное управление предполагает наличие множества возможных путей управления. Ограничения уменьшают свободу выбора управляющих воздействий. Чем уже возможность выбора, тем менее эффективно управление. Критерий эффективности позволяет определить, хорошо или плохо работает система.
Система управления - система, объединяющая две подчиненные системы (подсистемы) - управляющую и управляемую. Управляющая подсистема - система, осуществляющая функции управления. Управляемая подсистема - система, являющаяся объектом управления. Управление включает: планирование, оперативное управление, организацию, связь.
Системный подход и системный анализ
Системный подход - это способ научного исследования сложных систем.
Можно выделить следующие практические положения применительно к задачам оптимального управления системами, созданными человеком:
I. Система, изучаемая с позиций теории управления, должна рассматриваться во всем ее единстве с учетом общих для нее свойств.
II. Все системы данного типа рассматриваются как образующие некоторую иерархию.
III. Основой управления являются определенные цели.
IV. Управление должно учитывать все определяющие свойства управляемой системы и внешней среды.
V. Система управления должна быть адаптивной (приспосабливающейся к изменяющейся обстановке). Это требование необходимо, так как работа реальных систем происходит в условиях неполной информации.
Системный анализ – совокупность этапов изучения сложных систем.
Этап первый – постановка задачи: выбор объекта (системы) исследования, целей управления и критериев эффективности.
Этап второй – определение границ изучаемой системы и первичной ее структуризации. Границы определяются по принципу существенности элементов системы для достижения поставленной цели.
Этап третий – составление математической модели системы:
а) определение параметров системы, допустимых областей их изменения и зависимостей между параметрами;
б) формирование целевой функции.
Целевая функция - функция параметров системы и параметров управления, экстремум которой соответствует состоянию системы, позволяющему оптимальным образом выполнить поставленную цель. Целевую функцию часто называют критерием оптимальности.
Этап четвертый – прогнозирование процессов движения (или развития) системы, то есть определение множества возможных траекторий ее движения в зависимости от управляющих воздействий.
Этап пятый – оптимальное планирование движения системы (выбор траектории движения) и управляющих воздействий, наилучшим образом соответствует поставленной цели.
В АСДТУ не требуется полного математического описания объекта управления. В сложных системах все функции системы часто не удается описать на алгоритмическом языке, они не поддаются формализации. Кроме того, математическое описание и программное обеспечение стоят очень дорого. Поэтому человеку отводятся решающие функции в процессе управления сложными системами.
Одна из важнейших задач при создании АСДТУ - правильное распределение функций между человеком и ЭВМ.
Дата: 2019-03-05, просмотров: 180.
