АСУП – основные черты

1. АСУП – основные черты

Лекция 9
АСУП – ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ

2. Цели автоматизации управления

В общем случае, систему управления можно рассматривать в виде
совокупности взаимосвязанных управленческих процессов и
объектов. Обобщенной целью автоматизации управления является
повышение эффективности использования потенциальных
возможностей объекта управления. Таким образом, можно
выделить ряд целей:
Предоставление лицу, принимающему решение (ЛПР), релевантных
данных для принятия решений
Ускорение выполнения отдельных операций по сбору и обработке
данных
Снижение количества решений, которые должно принимать ЛПР
Повышение уровня контроля и исполнительской дисциплины
Повышение оперативности управления
Снижение затрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов
Повышение степени обоснованности принимаемых решений

3. Повышение степени обоснованности принимаемых решений с помощью эталонов

1
Повышение степени обоснованности
принимаемых решений с помощью эталонов
Заданы
1. Критерии, характеризующие некоторый объект;
2. Взаимосвязи между переменными,
определяющими величины критериев;
3. Области определения переменных.
Требуется
Определить такое сочетание значений
аргументов, которое бы было оптимальным.

4. Используемые определения

1. Оптимальным по Парето является такое
сочетание значений переменных, любое
изменение которых, улучшающее значение одних
критериев, приводит к ухудшению значений
других критериев.
2. Идеальным называется такое сочетание значений
критериев, которому отвечают их «наилучшие»
величины.
3. Наихудшим называется такое сочетание значений
критериев, которому отвечают их «наихудшие»
величины.

5. Формальная постановка задачи многокритериальной оптимизации

i
:
F
(
X
)
max
(min);
i
(1) j : j ( X ) b j ;
k : x k X k ; X {x1 , x2 , ....., xm .},
где: X
Xk
Fi ( X )
j (X )
- вектор переменных;
- множество значений, принимаемых k- й
переменной;
- i-й критерий (i = 1, 2, ….., n);
- j- е ограничение.
3

6. Существующие подходы к решению задачи (1):

1. Замена множества критериев их
взвешенной суммой.
2. Лексикографическое
упорядочение критериев.
3. Метод эталонов
4

7. Целевая функция – взвешенная сумма критериев

ai Fi ( X ) max (min);
i
(1' ) j : j ( X ) b j ;
k : x k X k ; X {x1 , x2 , ....., xm .}.

8. Вместо целевой функции - лексикографическое упорядочение критериев

Вместо целевой функции лексикографическое
упорядочение критериев
i : Fi ( X ) max (min);
i : Fi ( X ) Fi 1 ( X );
(1" )
j : j ( X ) b j ;
k : x X ; X
{x1 , x2 , ....., xm .},
k
k

9. Формальная постановка задачи поиска идеального и наихудшего сочетания значений критериев

K i Fi ( X ) max (min);
(2) j : j ( X ) b j ;
k : x k X k ; X {x1 , x2 , ....., xm .}.
K {K1 , K 2 , ....., K n } (3)
Самостоятельно: Инвертируя цели оптимизации и сохраняя
прежними ограничения, получить наихудшее сочетание
значений критериев задачи (1)
5

10. Новые определения оптимальности:

Оптимальными считаются такие сочетания
значений переменных, для которых:
a) Вектор критериев определяет точку в пространстве
критериев, которая находится на минимальном
расстоянии от идеального сочетания значений
критериев,
ИЛИ
b) Вектор критериев определяет точку в пространстве
критериев, которая находится на максимальном
расстоянии от наихудшего сочетания значений
критериев,
ИЛИ
c) Вектор критериев определяет точку в пространстве
критериев, для которой отношение расстояния до
точки, отвечающей идеальному сочетанию значений
критериев к расстоянию до точки, отвечающей
наихудшему их сочетанию, минимально.
6

11. Формальная постановка задачи поиска решения, наименее удаленного от идеального сочетания значений критериев для случая, когда все критер

Формальная постановка задачи поиска решения, 8
наименее удаленного от идеального сочетания
значений критериев для случая, когда все
критерии однородны
(4)
2
[
K
F
(
X
)]
.
i i
i
n
2
[
K
F
(
X
)
]
min;
i
i
i 1
(5) j : j ( X ) b j ;
k : x k X k ; X {x1 , x2 , ....., xm .}.
Теорема 1: Решение системы (5) является Парето –
оптимальным решением системы (1)

12. Самостоятельно

Выбрать одного сотрудника из пришедших на
конкурс, пользуясь приведенными выше
методами.
Дисциплина 1
Дисциплина 2
Дисциплина
3
Дисциплина
4
Претендент
1
4
1
5
3
Претендент
2
3
5
4
4
Претендент
3
5
4
1
5
Претендент
4
2
4
4
1

13. Жизненный цикл АСУ

Стандарт ГОСТ 34.601-90
предусматривает 8 стадий
создания
автоматизированной
системы:

14. 1. Формирование требований к АСУ

Обследование объекта и
обоснование необходимости
создания АСУ
Формирование требований
пользователя к АСУ
Оформление отчета о выполнении
работ и заявки на разработку АСУ

15. 2. Разработка концепции АСУ

Изучение объекта
Проведение необходимых научно-
исследовательских работ
Разработка вариантов концепции АСУ и
выбор варианта концепции АСУ,
удовлетворяющего требованиям
пользователей
Оформление отчета о проделанной работе

16. 3. Техническое задание

Разработка технического
задания на создание АСУ
Утверждение технического
задания на создание АСУ

17. 4. Эскизный проект

Разработка предварительных
проектных решений по системе
и её частям
Разработка документации на
АСУ и её части

18. 5. Технический проект

Разработка проектных решений по
системе и её частям
Разработка документации на АСУ и её
части
Разработка и оформление
документации на поставку
комплектующих изделий
Разработка заданий на проектирование
в смежных частях проекта

19. 6. Рабочая документация

Разработка рабочей
документации на АСУ и на её
части
Разработка и адаптация
программ

20. 7. Ввод в опытную эксплуатацию

Подготовка объекта автоматизации
Подготовка персонала
Комплектация АС поставляемыми изделиями
(программными и техническими средствами,
программно-техническими комплексами,
информационными изделиями)
Строительно-монтажные работы
Пусконаладочные работы
Проведение предварительных испытаний
Проведение опытной эксплуатации
Проведение приёмочных испытаний

21. 8. Сопровождение АСУ

Выполнение работ в
соответствии с гарантийными
обязательствами
Послегарантийное
обслуживание

22. примечания

Эскизный, технический проекты и рабочая
документация — это последовательное построение
все более точных проектных решений. Допускается
исключать стадию «Эскизный проект» и отдельные
этапы работ на всех стадиях, объединять стадии
«Технический проект» и «Рабочая документация» в
«Технорабочий проект», параллельно выполнять
различные этапы и работы, включать
дополнительные.
Данный стандарт не вполне подходит для
проведения разработок в настоящее время: многие
процессы отражены недостаточно, а некоторые
положения устарели.

23. Состав АСУ

В состав АСУ входят следующие виды
обеспечений:
информационное,
программное,
техническое,
организационное,
метрологическое,
правовое,
лингвистическое.

24. САМОСТОЯТЕЛЬНО

Предложить цели функционирования
АСУ компьютерных классов в
университете.
Согласно ГОСТ34.601-90
сформулировать 8 этапов создания АСУ
компьютерных классов в университете.
Определить состав этой АСУ.

25. Основные классификационные признаки

сфера функционирования объекта управления
(промышленность, строительство, транспорт, сельское
хозяйство, образование и т. д.)
вид управляемого процесса (технологический,
организационный, экономический и т. д.);
уровень в системе государственного управления, включения
управление народным хозяйством в соответствии с
действующими схемами управления отраслями (для
промышленности: отрасль (министерство), промышленное
объединение, научно-производственное объединение,
предприятие (организация), производство, цех, участок,
технологический агрегат).

26. Функции АСУ

учет,
контроль,
анализ;
прогнозирование;
планирование ;
координацию и (или) регулирование

27. Функции при формировании управляющих воздействий

Функции обработки информации (вычислительные
функции) — осуществляют учет, контроль,
хранение, поиск, отображение, тиражирование,
преобразование формы информации;
Функции обмена (передачи) информации —
связаны с доведением выработанных управляющих
воздействий до ОУ и обменом информацией с ЛПР;
Группа функций принятия решения
(преобразование содержания информации) —
создание новой информации в ходе анализа,
прогнозирования или оперативного управления
объектом

28. САМОСТОЯТЕЛЬНО

Определите:
- Функции АСУ компьютерных классов
университета.
- Функции управляющих воздействий в АСУ
компьютерных классов университета.
- Классификационные признаки этой АСУ.

29. Классы структур АСУ

В сфере промышленного производства с
позиций управления можно выделить 4
следующие основные классы структур
систем управления:
децентрализованную,
централизованную,
централизованную рассредоточенную ;
иерархическую.

30. Децентрализованная структура

Построение системы с такой структурой
эффективно при автоматизации технологически
независимых объектов управления по
материальным, энергетическим,
информационным и другим ресурсам. Такая
система представляет собой совокупность
нескольких независимых систем со своей
информационной и алгоритмической базой.
Для выработки управляющего воздействия на
каждый объект управления необходима
информация о состоянии только этого объекта.

31. Централизованная структура

Централизованная структура осуществляет
реализацию всех процессов управления
объектами в едином органе управления,
который осуществляет сбор и обработку
информации об управляемых объектах и на
основе их анализа в соответствии с
критериями системы вырабатывает управляющие сигналы. Появление этого класса
структур связано с увеличением числа
контролируемых, регулируемых и управляемых параметров и, как правило, с
территориальной рассредоточенностью
объекта управления.

32. Достоинства централизованной структуры

Достоинствами централизованной структуры
являются:
достаточно простая реализация процессов
информационного взаимодействия;
принципиальная возможность оптимального
управления системой в целом;
достаточно легкая коррекция оперативно
изменяемых входных параметров;
возможность достижения максимальной
эксплуатационной эффективности при
минимальной избыточности технических
средств управления.

33. Недостатки централизованной структуры

Недостатки централизованной структуры
следующие:
необходимость высокой надежности и
производительности технических средств
управления для достижения приемлемого
качества управления;
высокая суммарная протяженность
каналов связи при наличии
территориальной рассредоточенности
объектов управления.

34. Централизованная рассредоточенная структура

Основная особенность данной структуры —
сохранение принципа централизованного
управления, то есть выработка управляющих
воздействий на каждый объект управления на
основе информации о состояниях всей
совокупности объектов управления.
Некоторые функциональные устройства
системы управления являются общими для
всех каналов системы и с помощью
коммутаторов подключаются к
индивидуальным устройствам канала,
образуя замкнутый контур управления.

35. достоинства

Достоинства такой структуры:
снижение требований к
производительности и надежности
каждого центра обработки и
управления без ущерба для
качества управления;
снижение суммарной
протяженности каналов связи.

36. Недостатки

Недостатки системы в следующем:
усложнение информационных процессов в
системе управления из-за необходимости
обмена данными между центрами обработки
и управления, а также корректировка
хранимой информации;
избыточность технических средств,
предназначенных для обработки
информации;
сложность синхронизации процессов обмена
информацией.

37. Иерархическая структура

С ростом числа задач управления в сложных
системах значительно увеличивается объем
переработанной информации и повышается
сложность алгоритмов управления. В
результате осуществлять управление
централизованно невозможно, так как имеет
место несоответствие между сложностью
управляемого объекта и способностью
любого управляющего органа получать и
перерабатывать информацию.

38. Группы задач решаемых АСУП с иерархической структурой

задачи сбора данных с объекта управления и прямого
цифрового управления (время реакции, секунды, доли
секунды);
задачи экстремального управления, связанные с
расчётами желаемых параметров управляемого
процесса и требуемых значений установок регуляторов,
с логическими задачами пуска и остановки агрегатов и
др. (время реакции — секунды, минуты);
задачи оптимизации и адаптивного управления
процессами, технико-экономические задачи (время
реакции — несколько секунд);
информационные задачи для административного
управления, задачи диспетчеризации и координации в
масштабах цеха, предприятия, задачи планирования и
др. (время реакции — часы).

39. Примечание

Иерархия задач управления приводит к
необходимости создания иерархической
системы средств управления. Такое
разделение, позволяя справиться с
информационными трудностями для каждого
местного органа управления, порождает
необходимость согласования принимаемых
этими органами решений, то есть создания
над ними нового управляющего органа. На
каждом уровне должно быть обеспечено
максимальное соответствие характеристик
технических средств заданному классу задач.

40. самостоятельно

Определите к какому виду структур относится
АСУ компьютерных классов университета.
Детально опишите применительно к этой АСУ:
задачи сбора данных;
задачи экстремального управления;
задачи оптимизации и адаптивного
управления процессами;
информационные задачи для
административного управления.