Человек - главное звено в контуре АСДТУ. На человека в АСДТУ возлагаются функции, которые пока либо вообще нельзя поручать автоматам (нет формализованного описания функций; нет аппаратуры, способной их выполнять), либо автоматическое выполнение которых не оправдано экономически. Кроме того, человек выполняет функцию резерва на случай отказа автоматов.

Человека в АСДТУ называют «оператором» или «диспетчером». Общая эффективность АСДТУ зависит от взаимной приспособленности человека и машины в единой системе управления. Информацию человеку следует представлять в форме, наиболее соответствующей закономерностям ее восприятия и удобной для дальнейшей переработки.

Существуют пять стадий участия ЭВМ в процессе управления (рис. 1):

Рис. 1. Участие ЭВМ в процессе управления

ВК – вычислительный комплекс, ОУ – объект управления.

Первая стадия – ЭВМ выполняет вычислительные функции.

Вторая стадия – ЭВМ выполняет информационные и вычислительные функции (в режиме советчика).

Третья стадия – ЭВМ выполняет функции центрального управляющего устройства. Вычислительный комплекс включается в замкнутый контур автоматизированного управления и вырабатывает управляющие воздействия. Оператор наблюдает за ходом процесса, вмешивается при непредвиденных ситуациях, вносит коррективы в управление.

Четвертая стадия – вычислительный комплекс полностью осуществляет управление без вмешательства человека. Человек задает алгоритм управления, производит корректировку процесса управления.

Пятая стадия – человек только задает алгоритм управления.

Как видно, на всех стадиях предусматривается участие человека, сохраняющего свою роль в алгоритмическом управлении даже на пятой стадии.

Обычно человек - это наименее точный элемент в цепи управления, по надежности уступающий другим звеньям АСДТУ. Однако хотя человек значительно уступает ЭВМ в быстродействии по переработке информации, но он может выполнять операции, недоступные им: решать проблемы интуитивным способом, ориентироваться при неполной информации, в непредвиденных ситуациях, применять принципиально новые, творческие решения.

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,…, р_n)), либо возмущающие воздействия V = v₁,…, v_k, 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.