Структура систем управления

X Y

Е

Рис.1.4.Сруктурная схема системы управления.

части по выработке управляющего воздействия. Длительность цикла определяется целями управления и предъявляемыми к ним требованиями. При управлении техническими объектами используются циклы различной длительности. Если длительность цикла равна нулю, то управление осуществляется непрерывно.

Системы управления, функционирующие непрерывно или с короткими циклами, обычно контролируют и управляют технологическими процессами. Системы управления, использующие длинные циклы, измеряемые часами, сутками, месяцами и более, осуществляют также функции учета и планирования и используются при управлении производством.

Любая система управления всегда функционирует в условиях неполноты исходной информации о состоянии объекта и окружающей среде, обусловленной ограниченными возможностями устройств сбора информации, в том числе и конечной точностью и быстродействием датчиков, наличием не измеряемых возмущающих действий.

В систему управления могут быть заложены свойства самоприспособления (адаптации), в том числе самоорганизации, самообучения, самонастройки.

Задачи управления. В системах управления техническими объектами решаются четыре основных типа задач управления, определяемые целью управления: стабилизации; выполнения программы; слежения; оптимизации.

Задача стабилизации состоит в поддержании выходных параметров объекта управления в заданных пределах при возмущающих воздействиях.

Задача выполнения программы заключается в изменении выходных параметров объекта по ранее составленной программе. Так, например, могут осуществляться программное включение (отключение) электроэнергетического оборудования, пуск и остановка генераторов и электродвигателей и т. д.

Задача слежения возникает, если изменение выходных параметров объекта заранее неизвестно. В электроустановках, например, необходимо непрерывное слежение за состоянием оборудования, режимом работы для выявления режимов, отличных от нормальных, и принятия соответствующих мер (аварийная, предупредительная сигнализация, контроль состояния и др.).

Задача оптимизации состоит в наилучшем выполнении поставленной цели управления и конкретизируется для каждого отдельного случая. Система управления должна определять и поддерживать наилучшее (оптимальное) по некоторому критерию значение выходных параметров объекта или собственных характеристик при сложившейся ситуации.

В зависимости от целей и задач управления, объекта управления и предъявляемых к ним требований и ограничений в системах управления может осуществляться замкнутое или разомкнутое, автоматизированное или разомкнутое, автоматическое управление, информация может циркулировать непрерывно или дискретно. Соответствующие системы при этом принято называть замкнутыми или разомкнутыми, автоматизированными или автоматическими, непрерывного или дискретного действия.

Под структуройпонимается совокупность элементов системы (управляющих органов, алгоритмов, объектов управления) и связей между ними, которые определяются исходя из распределения целей и задач, поставленных перед системой. Структура является одной из важнейших характеристик системы.

Одноуровневые структуры. Управление в таких системах осуществляется с одного уровня и может быть децентрализованным и централизованным. Принцип децентрализованного управления состоит в том, что управляющее воздействие вырабатывается управляющим органом (подсистемой в больших системах управления) независимо от других управляющих органов (подсистем) и не корректируется ими. При централизованном управлении управляющие воздействия выдаются на объекты одним общим для всех управляющим органом (подсистемой).

В системах с одноуровневой децентрализованной структурой (рис. S.5, а) управляющий орган УО является индивидуальным для каждого объекта управления ОУ и использует информацию только о состоянии своего объекта и окружающей его среды. Его действия независимы от других управляющих органов. Система управления многими объектами при этом представляет совокупность автономных локальных систем (подсистем), состоящих из управляющего органа и объекта управления и имеющих свои цели к задачи управления. Каждая из этих систем может состоять из отдельных одноконтурных одномерных подсистем управления ПУ1,...,ПУ (рис. 1.5,6) и объектом ОУ управляют несколько управляющих органов УО,реализующих свои цели (подцели системы) управления. Отсутствие координации между локальными подсистемами затрудняет или даже делает невозможной достижение общей цели управления при управлении группой объектов, объединенных общностью технологического процесса.

В системах с централизованной структурой (рис. 1.6) управляющий орган УО-- общий для всех объектов управления ОУ. Централизация переработки информации создает возможность оптимального управления всей системой в целом, позволяет достигнуть максимальной эксплуатационной эффективности при минимальном использовании технических средств. Вместе с тем при централизованном управлении в управляющий орган поступает большой объем информации, который надо хранить и быстро перерабатывать. Это требует от него большого объема памяти, надежности и производительности, исключающей недопустимое запаздывание в выдаче управляющих воздействий. Кроме того, такое управление по сравнению с децентрализованным обладает меньшей надежностью функционирования, поскольку отказ в работе управляющего органа приводит к отказу в управлении всеми объектами, т. е. всей системы. При децентрализации управления при этом нарушается управление только одним объектом — частью всей системы.

Повысить надежность функционирования можно, перейдя к частичной централизации управления, при которой все объекты управления подразделяются по определенному признаку на отдельные группы, а каждой такой группой управляет централизованно свой управляющий орган. Между

а)

ОУ1

УО1

ОУn

УОn

ОУ2

УО1

Z₁ Z₂ Z _n

Дата добавления: 2015-04-29