Тексты лекций по дисциплине «оптимизация и управление системы электроснабжения»

Глава 2. Автоматизированные системы управления (АСУ) в системе электроснабжения
2.1. Методы организации АСУ системы электроснабжения. Структура АСУ системы электроснабжения.
План:
1. Основные понятия об управлении и АСУ
2. Виды АСУ
3. Структура объектов управления
4. Функции АСУ
Ключевые слова и термины: управление, система управления, структура управления, объект управления

Рост сложности задач, повышение требований к оперативности принятия решений приводят к необходимости дальнейшего развития автоматизированно­го управления в различных предметных областях. Этому способствовали появле­ние новых математических и экономико-математических моделей, а также не­прерывное совершенствование средств вычислительной и телекоммуникацион­ной техники.

В данной главе приведена используемая терминология, рассмотрены облас­ти применения автоматизированного управления. Дана характеристика основ­ных аспектов автоматизированного управления: главенствующая роль информа­ции в процессе управления; иерархический характер процесса управления; сис­темный подход к процессу построения автоматизированных систем. Приведена классификация АСУ и средств обеспечения процессов их проектирования, вне­дрения и эксплуатации.


Понятие автоматизированного управления
Управление — целенаправленный перевод системы из одного со­стояния в другое желаемое.
Система управления — совокупность взаимодействующих компо­нентов: объекта управления и управляющих частей.
Структура — совокупность элементов и их связей.
Простейшая структура приведена на рис. 2.1.1. Структура системы управления может быть многоуровневой (структурой подчинения).
Объект управления (ОУ) — динамическая система любой природы, преобразующая ресурсы в продукты и находящаяся под действием управляющих и возмущающих воздействий.
Возмущающее воздействие — воздействие, выводящее систему в нежелательное состояние.
Решение (управляющее воздействие, управление) — воздействие, выбранное из множества возможных на основе поставленной цели и принятого критерия.
Возмущающее воздействие — воздействие, выводящее систему в нежелательное состояние.
Решение (управляющее воздействие, управление) — воздействие, выбранное из множества возможных на основе поставленной цели и принятого критерия.
Критерий — оценка вариантов решений.
Цель — состояние, к которому стремится система.
Управляющая часть (УЧ) — часть системы, вырабатывающая ре­шения и передающая их на объект управления.

Рис. 2.1.1. Простейшая структура системы управления


Среда — метасистема, в которую рассматриваемая система управ­ления входит составной частью.
Функционирование системы — работа системы в рамках заданной структуры.
Развитие системы — работа системы в условии острых противо­речий, которые могут вызвать изменение структуры.



Рис. 2.1.2. Укрупненная схема объекта управления

Рассмотрим подробнее объект управления (рис. 2.1.2) как систему преобразования ресурсов в продукты. Объект управления использует следующие виды общих ресурсов: материальные, трудовые, финан­совые, оборудование.

При более подробном рассмотрении процессов в управляющей части возможно получить совокупность этапов (рис. 2.1.3). Эта схема пригодна для ручного, автоматического и автоматизированного управления.

Рис. 2.1.3. Цикл управления

Хорошо известны системы автоматического управления, рабо­тающие без участия человека. В основе автоматического управления лежит управление отдельными объектами на базе заданных алгорит­мов, реализуемое техническими средствами. Используется три прин­ципа управления: разомкнутое, замкнутое (обратная связь), компен­сация возмущений.

По мере развития автоматического управления определились его основные направления: автоматическое регулирование (стабилиза­ция), программное управление, следящие системы, экстремальное регулирование, поисковые системы, оптимальное управление, само­настраивающиеся системы.
Однако внедрение автоматических систем управления не позво­лило исключить человека из контура управления, а тенденции разви­тия общественного производства, наоборот, усложнили функции, выполняемые им. Эти причины, а также появление ЭВМ способство­вали бурному развитию автоматизированного управления, отличи­тельными чертами которого являются автоматизация комплексов процессов или объектов, включение человека в контур управления, информационный и вероятностный подход к процессу управления, использование ЭВМ как основного технического средства, реали­зующего функции управления.
Схема, приведенная на рис. 2.1.3, позволяет точнее определить по­нятие «автоматизированная система» как систему, в которой хотя бы на одном этапе цикла управления используются компьютеры и тех­нические средства.
Очевидно, что могут быть выделены разные уровни автоматиза­ции (режимы работы). Наиболее известны информационно-поиско­вый (рис. 2.1.4) и информационно-советующий режимы (рис. 2.1.5).



Рис. 2.1.4. Информационно-поисковая система

Рис. 2.1.5. Информационно-советующая система

Автоматизированное управление базируется на теории информа­ции, теории сложных систем, теории автоматического управления, теории принятия решений.

Современные проблемы управления характеризуются следующи­ми особенностями.
1. Рост объемов и масштабов производства, усложнение матери­альных и, следовательно, информационных связей.
2. Существенный рост потоков информации, скорость поступле­ния которой превышает возможности ее обработки человеком-руко­водителем, или лицом, принимающим решения (ЛПР).
3. Дефицит времени при принятии решений приводит к отсече­нию части информации, возможно и полезной. Это может вызвать резкое снижение качества принимаемых решений, принятие ошибочных решений. Ошибки оказываются тем масштабнее, чем выше уровень иерархии принятия решений.
4. Для исправления последствий ошибочных решений могут по­надобиться дополнительные ресурсы и время.
Рыночные отношения связаны следующими особенностями:
• серийностью выпуска (производства) продукции при ее инди­видуализации в зависимости от запросов потребителей;
• ростом требований к качеству продукции;
• потребностью в создании конкурентоспособной продукции за счет сокращения производственного цикла.
Перечисленные особенности повышают требования к качеству управления.
Улучшить качество управления возможно двумя путями:
• экстенсивным (увеличением численности работающих) — воз­можности этого пути ограничены как возможностями человека, так и конечным количеством трудовых ресурсов;
• интенсивным — широким использованием в управлении вы­числительной техники и созданием автоматизированных, челове­ко-машинных систем управления. Место человека в таких системах определим позднее.
Последние исследования (компании Garter и Standish Group) пока­зывают, что автоматизация позволяет сократить потребность в мате­риалах и денежных средствах на 30 %, увеличить прибыль на 5...10 %, сократить время обслуживания клиентов на 20 %.
В то же время успехами во внедрении АСУ могут похвастаться лишь 16 % компаний, причем 53 % из них потратили денег и времени в 1,9 раза больше, чем первоначально планировали, а 31 % проектов провалился.
Основная причина неудач — недостаточно умелое про­ведение автоматизации.
Таким образом, интенсивный путь имеет большие перспективы. Однако для его использования требуется более детально изучить про­цесс управления.