1. Основные понятия и определения тоау. Состав асу. Структура асу. Основные принципы разработки асу.

Автоматизированная система управления – совокупность технических средств, информационного и математического обеспечения, а также организационных принципов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом или системой.

Состав: основная и функциональная части. Основная часть содержит в себе техническое обеспечение, информационное обеспечение (совокупность баз данных, которая используется в данной АСУ), математическое обеспечение (система программирования и операционная система), организационно-экономические принципы. Функциональная часть – это программы, обеспечивающие конкретные функции управления.

Обобщенная структура АСУ:

СОИ – система обработки информации;

СРД – система регистрации данных;

ИО – исполнительнее устройство;

ММ – математические модели.

Основные принципы разработки АСУ были сформированы академиком Глушковым:

1. П ринцип новых задач – любая вновь создаваемая АСУ должна автоматизировать не только старые задачи, но и новые задачи.

2. Принцип системного подхода – системный подход предполагает принятие решений при создании АСУ исходя из информации, которая имеется о данном объекте управления с учётом всех аспектов (технических, экономических, правовых).

3. Принцип первого руководителя – желательно, чтобы при разработке АСУ во главе стоял компетентный руководитель.

4. Принцип непрерывного развития – наращивание АСУ для решения новых задач.

5. Принцип единства информационной базы.

6. Использование прогрессивных методов создания АСУ.

2. Особенности функционирования асу с человеком оператором.

Существует следующее разделение по степени участия человека:

1 ) Автоматические СУ

ИО – исполнительное устройство

СРД – система регистрации данных.

2 ) Ручное управление

ПУ – пункт управления.

3)

Д – датчик, СОИ – система обработки информации

4)

3. Постановка задач управления динамическими системами.

Отличительной особенностью математического описания любой динамической системы является то, что ее поведение развивается во времени и характеризуется функциями ,… , которые называются переменными состояния (фазовыми координатами) системы. В дальнейшем будем рассматривать системы с непрерывным временем. Движение динамической системы может быть управляемым и неуправляемым. При реализации управляемого движения поведение динамической системы зависит также от управляющих функций ,… . Предположим также, что поведение системы определяется однозначно, если задана вектор-функция управления и начальное фазовое состояние , где - начальное время.

В качестве математической модели динамической системы будем рассматривать систему обыкновенных дифференциальных уравнений, записанную в нормальной форме Коши

(1.1)

где , , - известная вектор-функция.

К системе (1.1) чаще всего приводятся разнообразные математические модели динамических систем с непрерывным временем.

Сформулируем задачу оптимального управления системой (1.1) [2]. В начальный момент система (1.1) находится в состоянии , необходимо определить такое управление , которое переведет систему в заданное конечное состояние (отличное от начального), где - конечное время. Обычно требуется, чтобы переход из точки в точку (переходный процесс) был в определенном смысле наилучшим из всех возможных переходов. Например, если рассматривается некоторая техническая система, то переходный процесс должен удовлетворять условию минимума затраченной энергии или условию минимума времени перехода. Такой наилучший переходный процесс принято называть оптимальным процессом.

Допустимым управлением будем называть любое управление u(t)ЄU, переводящее систему из точки x_o в точку x_T. Для количественного сравнения различных допустимых управлений вводят критерий оптимальности, который, как правило, представляют в виде: (1.2)

Функционал вычисляется на решениях системы (1.1) , удовлетворяющих условиям и , при заданном допустимом управлении .

Окончательно, задача оптимального управления формулируется следующим образом: в фазовом пространстве даны две точки и ; среди всех допустимых управлений , переводящих фазовую точку из положения в положение , найти такое, для которого функционал (1.2) принимает наименьшее значение.

Управление u(t), дающее решение поставленной выше задачи, называется оптимальным управлением и обозначается u^o(t), а соответствующая траектория x^o(t) - оптимальной траекторией.

При функционал (1.2) принимает вид и оптимальность заключается в реализации минимального времени перехода из точки в точку . Такую задачу оптимального управления называют задачей быстродействия.