1. Общие положения
1.1. Общие понятия и определения
В этом разделе приводятся основные общие понятия и определения, относящиеся к теме пособия, помогающие в освоении дальнейшего материала.
Управление – целенаправленная организация того или иного процесса, протекающего в системе. В общем случае процесс управления состоит из
получения информации о задачах управления;
получения информации о результатах управления;
анализа полученной информации и выработки решения;
исполнения решения, т.е. осуществления управляющих воздействий.
Таким образом, управление есть процесс, включающий:
сбор информации о ходе процесса и передачу ее в пункты накопления и переработки;
анализ поступающей, накопленной и справочной информации;
принятие решения;
выработку управляющего воздействия и доведение его до объекта управления.
Система управления – совокупность взаимодействующих между собой технического объекта и органа управления.
Основные типы задач управления:
стабилизация параметров процесса (частоты, давления, температуры и т.д.);
выполнение программы (простейший бытовой пример – программа работы стиральной машины);
слежение (за полетом самолета, космического объекта и т.д.);
оптимизация (с целью получения максимальной экономической эффективности, безопасности и т.д.).
Виды управления
Автоматическое управление – это управление без вмешательства человека (хотя за человеком остается или может оставаться возможность отключения управления). Различают следующие виды управления:
автоматическое измерение,
автоматическая сигнализация,
автоматическая защита персонала и оборудования,
автоматическое управление (например, пуск, остановка, переход с одного режима на другой и т.д.),
автоматическое регулирование (например, поддержание параметров – температуры, давления, расхода жидкости на заданных уровнях).
Автоматизированная система управления (АСУ) – это система «человек – машина», использующая экономико-математические методы, средства электронно-вычислительной техники и связи, другие принципы для нахождения и реализации наиболее эффективного управления соответствующим объектом или системой.
Система – множество элементов, находящихся в связях друг с другом и образующих определенную целостность, единство.
Обычно при разработке систем решается следующий круг основных специфических задач:
определение общей структуры системы в зависимости от задач, возлагаемых на нее;
организация взаимодействия между элементами и подсистемами;
учет влияния окружающей среды;
выбор оптимальных режимов функционирования системы.
Чем сложнее система, тем большее внимание должно быть уделено этим вопросам.
Простая система может находиться в двух состояниях: исправном и неисправном.
Сложная система (большая система, система больших масштабов) – это совокупность материальных ресурсов, средств сбора, передачи и обработки информации, операторов – лиц, занятых обслуживанием этих средств, и лиц – руководителей, обладающих правами и ответственностью для принятия решений. При отказах отдельных элементов и подсистем эта система не всегда теряет свою работоспособность, хотя, возможно, уменьшается ее эффективность. Математической основой исследования сложных систем является теория систем, в которой сложной называют систему, состоящую из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов и способную выполнять сложную функцию.
Основные признаки больших систем:
большое число элементов;
их взаимосвязь и взаимодействие;
иерархичность структуры управления;
обязательное наличие человека, на которого возлагается часть наиболее ответственных функций управления.
Особенность больших систем:
Сложность системы.
Пусть в ней имеется n-элементов, при этом в системе может образовываться n(n-1) попарных связей. Если характеризовать состояние каждой связи наличием или отсутствием определенного взаимодействия, то общее число состояний (самый простой случай) равно 2n(n-1). Для n = 10 число состояний равно 1027, откуда видно, насколько сложным может быть взаимодействие даже при ограниченном числе элементов, взаимодействующих только попарно. При взаимодействии между тремя и более элементами, что вполне реально, число состояний существенно увеличивается.
Взаимосвязь и взаимодействие между элементами.
Если нет взаимодействия, то это совокупность простых систем.
Наличие преимущественных взаимодействий в большой системе позволяет производить расчленение этой системы на элементы и подсистемы. Это – один из первых шагов при описании системы. Подсистемы могут объединять более или менее самостоятельно функционирующие части общей системы. Подсистемы сами могут быть большими системами. Например, одна из подсистем АСУ ТП энергоблока реактора ВВЭР называется системой внутриреакторного контроля (СВРК).
Иерархичность.
Управление в больших системах может быть централизованным, децентрализованным и иерархичным. Связи в каждом из этих случаев приведены на рис. 1.
Централизованное управление предполагает концентрацию функций управления в одном центре, децентрализованное – распределение функций управления по отдельным элементам. Децентрализация позволяет сократить объем перерабатываемой информации, однако в ряде случаев это приводит к снижению качества управления. Иерархичное управление занимает промежуточное положение и является более подходящим для создания сложных систем управления.
Наличие человека.
Оно в основном обусловлено:
необходимостью учета социальных, психологических, моральных, физиологических факторов, а также в ряде случаев научно-технических вопросов, которые не поддаются формализации и могут быть учтены в системе управления только человеком;
необходимостью принятия в некоторых случаях решения на основе неполной информации, для этого нужен человек - оператор с большим опытом работы.
Далее будет видно, что АСУ вообще и АСУ ТП АЭС и энергоблока АЭС обладает всеми признаками больших систем: большое количество систем и элементов, сложность функций, выполняемых АСУ, подчинение единой цели, сложная многоуровневая иерархическая структура управления, высокая степень автоматизации, наличие человека.
Рис. 1. Виды управлений