УПРАВЛЯЮЩАЯ МАШИНА
упpавляющая вычислительная машина (УВМ), вычислит. машина, включённая в
контур управления технич. объектами (процессами, машинами, системами).
УВМ принимают и обрабатывают информацию, поступающую в процессе управления,
и выдают управляющую информацию либо в виде текста, таблицы, графика, отпечатанных
на бумаге или отображаемых на экране дисплея, либо в виде сигналов (воздействий),
подаваемых на исполнит. органы объекта управления (см. рис.). Гл. цель
применения УВМ - обеспечение оптимальной работы объекта управления. Управление
с помощью УВМ строится на основе математич. описания поведения объектов
(см. Алгоритмизация процессов, Математическая модель). Отличит.
особенность УВМ - наличие в них наряду с осн. устройствами, входящими в
состав всех ЭВМ (процессором, памятью и др.), комплекса устройств
связи с объектом. К этому комплексу относятся устройства, осуществляющие
ввод в процессор данных (получаемых от датчиков величин, характеризующих
состояние управляемого объекта), устройства, обеспечивающие выдачу управляющих
воздействий на исполнит/ органы, а также различные преобразователи сигналов,
устройства отображения информации.
Рис. 3. Параметры, достигнутые
на различных установках для изучения проблемы управляемого термоядерного
синтеза к середине 1976. Т-10 - установка токамак Института атомной энергии
им. И. В. Курчатова, СССР; PLT - установка токамак Принстонской лаборатории,
США; Алкатор - установка токамак Массачусетсского технологического института,
США; TFR - установка токамак в Фонтене-о-Роз, Франция; ПР-6-открытая ловушка
Института атомной энергии им. И. В. Курчатова, СССР; 2ХПВ - открытая ловушка
Ливерморской лаборатории, США; 6-пинч (Сциллак) - установка Лос-Аламосской
лаборатории, США; Стелларатор "Ураган-1" - установка Украинского физико-технического
института, СССР; Лазер-импульсные системы с лазерным нагревом, СССР, США.
Различают УВМ универсальные
(общего назначения) и специализированные. К специализированным относятся
УВМ, ориентированные на решение задач в системах, управляющих заранее определённым
небольшим набором объектов (процессов). К универсальным относят УВМ, к-рые
по своим технич. параметрам и возможностям могут быть использованы практически
в любой системе управления. По способу представления информации УВМ делят
на цифровые (см. Цифровая вычислительная машина), аналоговые (см.
Аналоговая
вычислительная машина) и гибридные - цифроаналого-вые. Цифровые УВМ
превосходят аналоговые по точности управления, но уступают им в быстродействии.
В гибридных УВМ цифровые и аналоговые вычислит. устройства работают совместно,
что позволяет в макс, степени использовать их достоинства.
УВМ является центр. звеном
в системах автоматического управления (САУ). Она осуществляет обработку
информации о текущих значениях физ. величин, характеризующих объект, и
об их изменении, а также вырабатывает управляющие сигналы, обеспечивающие
заданные режимы его работы. В автоматизированных системах управления (АСУ)
технологич. процессами УВМ обычно работает в режиме советчика, выдавая
оператору сведения о состоянии объекта управления и рекомендации по оптимизации
процесса управления, или (реже) в режиме непосредств. управления. По назначению
и области использования УВМ подразделяются на промышленные, аэрокосмические,
транспортные и др.
Появление УВМ связано с разработкой
бортовых вычислит. машин для военной авиации в начале 50-х гг. Так, напр.,
одна из первых бортовых УВМ - "Диджитак" (США, 1952) предназначалась для
автоматич. управления полётом и посадкой самолёта, для решения задач навигации
и бомбометания. В ней использовалось около 260 субминиатюрных электронных
ламп и 1300 полупроводниковых диодов. УВМ занимала объём 150 дм3при
массе 150 кг. В середине 50-х гг. были разработаны первые бортовые
УВМ на транзисторах, а в начале 60-х гг.- первые бортовые УВМ на интегральных
микросхемах, в т. ч. неск. моделей со сравнительно высокими вычислит. возможностями.
Примером такой УВМ может служить "УНИВАК-1824" (США, 1963), состоящая из
арифметико-логич. устройства, запоминающего устройства, блока ввода-вывода
данных и блока питания; объём, занимаемый УВМ, 4,1 дм3,
масса
7 кг, потребляемая мощность 53 вт (при этом не требовалась
система охлаждения или вентиляции); эта УВМ собрана на 1243 интегральных
микросхемах. В начале 60-х гг. УВМ применяли в системах управления непрерывными
технологич. процессами (пример - УВМ RW-300, США, включённая в контур управления
технологич. процессами произ-ва аммиака). В такой системе управления воздействия,
вырабатываемые УВМ, преобразовывались из цифровой формы в аналоговую и
в виде элек-трич. сигналов поступали на регуляторы исполнит. механизмов.
Непосредств. цифровое управление непрерывным технологич. процессом впервые
было применено в 1962 в СССР (в системе управления "Автооператор" на Лисичанском
химкомбинате) и в Великобритании (в системе управления "Аргус-221" на содовом
з-де в г. Флитвуд). Для управления непрерывными технологич. процессами
в СССР в 60-х гг. были разработаны вычислит. машины "Днепр", "Днепр-2",
ВНИИЭМ-1, ВНИИЭМ-3, УМ-I-HX и др. В середине 60-х гг. появилась тенденция
к переходу от выпуска единичных моделей УВМ к выпуску управляющих вычислительных
комплексов (УВК), к-рые строятся по агрегатному принципу. УВК представляет
собой набор вычислит. средств, средств связи с объектом и оператором, внутренней
и внешней связи. Пример УВК - комплекс М-6000, входящий в агрегатированную
систему средств вычислит. техники (АСВТ), разработанную в СССР (серийный
выпуск с 1969). Конструктивно АСВТ представляет собой набор модулей, из
к-рых компонуют различные по структуре и назначению УВК. В основном это
комплексы для сбора и первичной обработки информации при управлении различными
технологич. процессами, науч. экспериментами и т. п. УВК М-6000 состоит
из универсального цифрового процессора, устройств ввода-вывода данных,
агрегатных модулей сбора и выдачи аналоговой и дискретной информации, агрегатных
модулей для организации внутренней связи и связи с др. комплексами. На
базе АСВТ создаются многоуровневые АСУ пром. предприятием. На нижнем уровне
такой системы используются относительно простые УВМ (напр., микропрограммный
автомат М-6010 и машина централизованного контроля М-40), выполняющие функции
непосредств. управления технологич. процессом. На среднем уровне при помощи
УВК (напр., УВК М-6000 и М-400) решаются более сложные задачи управления,
связанные с оптимизацией группы технологич. процессов. Эти УВК, в свою
очередь, имеют связь с центр. звеном системы, к-рое решает задачи управления
работой всей системы в целом, в т. ч. задачи учёта и планирования произ-ва.
На этом уровне обычно используются большие УВК (напр., М-4030 и М-7000).
Одно из направлений развития
УВМ - их агрегатирование на основе функциональных модулей, отвечающих требованиям
единства входных и выходных параметров, стандартных информационных связей
между модулями и унифицированного математического обеспечения. При
этом появляется реальная возможность компоновки (по заказу пользователя)
вычислит. системы нужной структуры. Пример - вычислит. система Хью-летт
- Паккард-9600 (США), предназначенная для различных измерений и автоматич.
регулирования, к-рая уже частично реализует это направление развития УВМ.
Основа этой системы - функциональный унифицированный модуль, представляющий
собой микропрограммный процессор, агрегатируемый с другими функциональными
модулями. Для централизованного автоматич. управления группами территориально
разобщённых объектов используют т. н. распределённые системы управления,
к-рые включают центр обработки данных, оснащённый высокопроизводительными
ЭВМ, центральные и периферийные системы управления, объединённые унифицированными
системами связи. Использование в центре обработки данных высокопроизводительной
ЭВМ позволяет обрабатывать информацию, поступающую от центральных систем
управления (к-рые работают в реальном масштабе времени), а также осуществлять
дистанционный ввод задач в центральные системы управления. Последние связаны
с центром обработки данных и с периферийными системами, осуществляющими
непосредств. управление объектами.
Большое внимание при создании
совр. УВМ уделяется повышению надёжности их функционирования при одноврем.
снижении стоимости, массы и габаритов, а также повышению надёжности средств
получения информации, её преобразования и выдачи.
Лит.: Каган Б. М.,
Каневский М. М., Цифровые вычислительные машины и системы, 2 изд., М.,
1973.
Г. Р. Воскобойников, М.
А. Данилъченко, М. И. Никитин.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я