поддержка
проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку!И мы
разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на
e-mail
код нашей кнопки:
Системы автоматического управления
Система автоматического управления (САУ) предназначена для выработки
управляющих воздействий на объект управления, позволяющих достичь целей,
которые определяются информацией, имеющейся в распоряжении САУ. В
отличие от автоматизированных систем управления, в звено управления
которых обязательно входят люди, САУ работает автономно благодаря
комплексу процедур, заложенных в ее память или воплощенных в самой
конструкции САУ. В последнем случае реализуется частный вид САУ,
известный под названием системы автоматического регулирования.
Общая структура САУ показана на рисунке. Объект управления может быть
любым: от локальной технической системы (станка, турбины электростанции,
ректификационной колонны и т. п.) и комплекса технических агрегатов
(прокатного стана, коммутатора на телефонной станции) до распределенных
технических систем (энергосистемы, системы слежения за космическим
пространством) и организационных или природных систем. Правда, чем
сложнее объект управления, тем меньше возможностей использовать для него
САУ. Все больше вместо САУ применяются автоматизированные системы
управления. Это объясняется тем, что в САУ надо заранее вложить все
классы ситуаций, которые могут возникнуть на объекте управления, и
потребовать, чтобы для каждого класса ситуаций в системе имелась
процедура управления ими.
В некоторых случаях при наступлении непредвиденной ситуации система
выдает аварийный сигнал с текстом типа: "Ситуация нештатная. Отказываюсь
от решения", после которого необходимо вмешательство человека.
На объект управления действуют входные переменные Xj, а также возмущения
z,, природа которых может быть различной. Принципиальное отличие первых
от вторых состоит в том, что х, допускают какую-то оценку (или точное
измерение, или качественную оценку), a z( вообще не поддаются измерению
или сколь-нибудь разумной оценке.
Состояние объекта управления характеризуется набором измеряемых или
качественно оцениваемых внутренних параметров yt. Система
автоматического управления в каждый такт управления анализирует значения
лс,-, у,- и и в соответствии с заложенными в нее моделями объекта
управления и процедурами принятия решений по управлению выдает
управляющие воздействия и,- на объект управления.
Если X/, yi и iv, поддаются измерению, то их значения поступают в САУ в
виде некоторых числовых значений. Если же прямое измерение их
невозможно, то возникает необходимость в какой-то их оценке. В
современных САУ в этом случае применяются либо вероятностные оценки,
либо оценки в виде значений лингвистической переменной. Вероятностные
оценки возможны только тогда, когда накоплен большой опыт работы с
данным объектом и набрана статистика влияния тех или иных значений Xj и
yi на значения выходных переменных. Если этого нет, то единственный путь
- использование лингвистических переменных в виде словесно задаваемых
оценок типа: "температура высокая" или "зерно полновесное".
Если возмущения отсутствуют, то работу САУ организовать несколько проще,
так как при наличии модели процессов, протекающих в объекте управления,
и процедур принятия решений по управлению становится возможным, оценивая
дс" У1 и и>,-, выбирать значения управляющих воздействий. Если же
возмущения имеют место, то задача управления становится стохастической и
принимаемые решения не могут гарантировать, что объект управления будет
функционировать должным образом. Правда, при долговременной эксплуатации
объекта САУ постепенно накапливает сведения о характере z; и их
воздействии на у,- и и1,-. Это позволяет постепенно переводить
возмущения в оцениваемые входные переменные.
Работа САУ протекает в несколько этапов. На первом этапе происходит
формирование текущей ситуации, складывающейся на объекте управления. Для
этого используются значения входных и выходных переменных, а также
информация о значениях или оценках у,. Эта ситуация классифицируется, и
после отнесения ситуации к некоторому классу управления принимается
одношаговое или многошаговое решение по управлению. В САУ может входить
блок имитационного моделирования, с помощью которого прогнозируют работу
объекта управления в зависимости от характера принимаемых решений по
формированию значений щ.
Описанная схема может быть реализована различными способами. Например, в
виде замкнутой системы автоматического регулирования или в виде системы
ситуационного управления, близкой к системам управления, используемым в
искусственном интеллекте.
Примером САУ, в которой проявляются почти все особенности их работы,
может служить система автоматического управления автономным роботом,
описанная в соответствующей статье.
Отклик на управляющие воздействия в объекте управления может проявляться
не сразу после подачи Uj на объект. Может произойти некоторое
запаздывание, связанное с инерционностью процессов, протекающих в
объекте. По этому параметру САУ делят на два класса: системы без
запаздывания и системы с запаздыванием. Во втором случае в памяти САУ
должна храниться некоторая история уп-
равления на тот период, который связан с инерционностью процессов.
В современных САУ, работающих с объектами большой сложности, часто
возникает задача постепенной адаптации модели объекта, заложенной в САУ,
и алгоритмов управления объектом к индивидуальным особенностям данного
объекта. Такие САУ называются адаптивными или обучающимися. Один из
перспективных методов обучения САУ связан с процедурами обучения на
примерах, позволяющими обучаться правильной классификации ситуаций с
позиции выбора управляющих воздействий. В некоторых случаях в качестве
моделей для САУ применяются модели, разрабатываемые в теории игр.
САУ становятся все более "интеллектуальными", так как в них все чаще
используются структурные и программные решения, характерные для систем
искусственного интеллекта: база знаний, моделирование рассуждений
экспертов, планирование поведения. Это постепенно сближает САУ с
автономными системами искусственного интеллекта.
