Первые автоматические устройства стали появляться ещё в Античности. У греков автоматами называли предметы с «собственным заводом» — преимущественно игрушки или изделия для храмов, усиливающие воздействие на верующих. Для приведение в действие автоматов использовались песок или вода. Применялись автоматы и в античном театре. Римляне использовали автоматические счётчики пути.
В современной промышленности, робототехнике, военном деле, системах безопасности, космосе и во многих других областях используются всевозможные автоматизированные комплексы, которые работают в быстротекущих процессах, неблагоприятных средах, в сложных системах управления, сигнализации и блокировки.
Насколько хорошо вам известны общие принципы функционирования автоматизированных систем, основные понятия, теория и существующая практика, поможет разобраться предлагаемый ниже тест.
1 Что понимается под термином автомат?
а) Под термином «автомат» понимается всякое устройство, где есть свой двигатель, а не внешний (например, часы);
б) Под термином «автомат» понимается всякое устройство, подобное человеку или животному, подражающее живым движениям, голосу;
в) Под термином «автомат» понимается устройство (машина, аппарат, устройство, приспособление), позволяющее осуществлять производственный процесс без непосредственного участия человека и лишь под его контролем;
г) Под термином «автомат» понимается пистолет-пулемёт — род автоматического стрелкового оружия (например, автомат Калашникова);
д) Всё перечисленное верно.
2 Идентичны ли понятия «робот» и «автомат»?
а) Да, идентичны. Робот — это автомат, выполняющий сложные операции, производящие впечатление человеческих действий;
б) Нет, эти понятия различны. Под роботом понимается человекообразное устройство; автомат может иметь произвольную форму (например, вендинговые аппараты по продаже штучных товаров или банкоматы);
в) Понятия «робот» и «автомат» схожи, но не идентичны. Робот — это автомат с высоким уровнем искусственного интеллекта, тогда как автомат — просто исполнительной устройство;
г) Термин «робот» придумал в 1920 году чешский писатель К. Чапек. Под ним он понимал «механических людей», выполнявших тяжёлую работу.
3 Что называют автоматизацией?
а) Это способ облегчения деятельности человека посредством комплексной механизации производственных и сервисных процессов;
б) Это использование саморегулирующих процесс технических средств и программ, обеспечивающих заданные параметры функционирования системы в автономном режиме;
в) Автоматизацией называют использование в обработке информации технических устройств, передающих данные на центральный пульт управления;
г) Автоматизация — это математическое описание объектов, которые функционируют в системе «датчик — компаратор — исполнительное устройство» в кооперации с человеком или роботом.
________________________________________________________________
Кейс 1. Автоматизация биржевых сделок. Торговля роботами. Современная биржевая торговля проводится в электронной (цифровой) форме. Трейдеры имеют возможность заключать сделки удалённо с доступом к торгам через мобильные устройства или настольные компьютеры. Все сопутствующие операции (по переходу прав собственности, депозитарно-расчётным услугам, маржинальным кредитам, налоговым платежам и проч.) осуществляются в автоматическом режиме. При этом многие частные и институциональные инвесторы торгуют ценными бумагами и деривативами посредством роботов, которые способны проводить десятки и сотни операций в секунду. Что даёт инвесторам алгоритмическая торговля (торговля роботами)? Являются ли биржевые роботы человекообразными существами?
Факты. В 2012 году биржи РТС и ММВБ подвели итоги конкурса «Лучший частный инвестор 2011 года», в котором победителем стал торговый робот организации Юнайтед Трейдерс (United Traders). За время конкурса с 30 сентября по 15 декабря 2011 года робот увеличил капитал со 154 тыс. руб. до 12,15 млн. руб. Таким образом, робот обеспечил доходность в 7849 процентов.
Справедливости ради надо сказать и о недостатках торговли роботами. Если торговые программы по каким-либо причинам, вызванными внешними атаками или внутренними сбоями, начинают посылать в биржевую систему неадекватные приказы на продажу или покупку акций, то убытков избежать не удается. Так, сбой в работе роботов американской компании Найт Кэпитал (Knight Capital), произошедший в начале августа 2012 года, привел к общим убыткам в 440 млн. долл. Эта сумма в 4 раза превышала прибыль компании за 2011 год, которую Найт Кэпитал получила от брокерских услуг и хеджевых операций.
________________________________________________________________
4 Какие системы автоматического управления называют одномерными?
а) Одномерные системы имеют только одну регулируемую величину;
б) Одномерными системами называются такие контуры управления, которые описываются линейными уравнениями;
в) Одномерные являются системы, описание которых ограничивается осями Х и У;
г) Одномерные системы имеют только один заданный вектор движения.
5 Какие системы автоматического управления называют многомерными?
а) Многомерными являются системы несвязанного регулирования экстремального типа;
б) Многомерными являются системы несвязанного и связанного регулирования по нескольким параметрам;
в) Многомерными являются системы несвязанного регулирования импульсного типа;
г) Многомерными являются системы несвязанного регулирования релейного типа;
6 Системы автоматической стабилизации это:
а) Наиболее распространённые системы, поддерживающие регулируемую величину на заданном значении;
б) Следящие системы, в которых заданное значение регулируемой величины заранее неизвестно и является функцией внешней независимой технологической величины;
в) Системы программного управления, которые построены таким образом, что заданное значение регулируемой величины представляют собой заранее известную функцию времени;
г) Экстремальные системы, в которых оптимальный режим работы объекта характеризуется экстремальным значением показателя эффективности процесса, протекающего в объекте.
7 Время запаздывания в объектах автоматического управления это:
а) Тот промежуток времени, когда система начинает реагировать на произведённое на неё воздействие;
б) Интервал времени, характеризующий «внутреннюю инерцию» объекта;
в) Временной промежуток, за который срабатывает исполнительное устройство, установленное в системе управления;
г) Время обработки компьютером сигналов от объекта.
8 Критерии устойчивости в системах автоматического управления показывают:
а) Способен ли данный регулятор обеспечивать нормальное функционирование системы в различных режимах работы объекта регулирования;
б) Какова будет величина ошибки при изменении настроек регулятора;
в) Какова будет амплитуда автоколебаний и рассогласований заданных величин;
г) Насколько опасны резонансные явления в системе регулирования объекта и когда произойдёт его разрушение во времени.
9 Что в теории автоматического управления называют датчиком?
а) Датчиком в системах автоматического управления называют первичный измерительный преобразователь;
б) Датчиком в системах автоматического управления называют вторичный измерительный преобразователь;
в) Датчиком в системах автоматического управления называют устройство, преобразующее физический параметр (температуру, давление и проч.) в цифровой (двоичный) код;
г) Датчиком в системах автоматического управления называют устройство, преобразующее физические параметры (уровень, расход, химический состав и проч.) в аналоговый сигнал.
10 Что в теории автоматического управления называют исполнительным устройством?
а) Это задвижка, заслонка или шаровый кран с ручным приводом, установленные на трубопроводе;
б) Это устройство, получающее соответствующий сигнал от регулятора и осуществляющее управляющее воздействие на объект;
в) Это пневматический или электронный регулятор, работающий в одноконтурном режиме;
г) Это локальное вычислительное устройство (чип), выдающее команды на те и ли иные исполнительные механизмы.
11 Что в теории автоматического управления называют регулятором?
а) Регулятор — это управляющее устройство, следящее за состоянием объекта управления, и вырабатывающее необходимые воздействия на исполнительные органы;
б) Регулятор — это цифровое устройство (чип), обрабатывающее сигналы от датчиков, и представляющее всю необходимую информацию для диспетчера или искусственного интеллекта более высокого уровня;
в) Регулятор — это аналоговое устройство (пневматического или электрического типа), обрабатывающее сигналы от датчиков, и представляющее всю необходимую информацию для диспетчера или искусственного интеллекта более высокого уровня;
г) Регулятор — это аналоговое устройство (пневматического или электрического типа), обрабатывающее сигналы от первичных измерительных преобразователей, и выдающее управляющие воздействия на исполнительные механизмы.
___________________________________________________________________
Кейс 2. Автоматизация штрафов. Фиксация правонарушений, назначение и взимание штрафов всегда были трудоёмким и неблагодарным занятием. В подавляющем большинстве случаев нарушители каких-либо правил (например, дорожного движения) не хотят признавать свою вину, находя всевозможные оправдания, а также стараются избегать денежных взысканий.
Система автоматизации установления правонарушений и автоматического начисления штрафов теперь действует почти во всех городах и многих населённых пунктах. Система видеофиксации и распознавания образов устанавливает нарушение, подкрепляет его снимком с необходимыми сведениями и высылает нарушителю счёт на оплату.
___________________________________________________________________
12 По какому принципу пропорциональный регулятор осуществляет управление?
а) П-регулятор осуществляет выработку управляющего воздействия пропорционально времени возмущения;
б) П-регулятор осуществляет выработку управляющего воздействия прямо пропорционально мощности возмущения;
в) П-регулятор осуществляет выработку управляющего воздействия пропорционально входному сигналу с установленным коэффициентом пропорциональности;;
г) П-регулятор осуществляет выработку управляющего воздействия обратно пропорционально времени рассогласования.
13 По какому принципу релейный регулятор осуществляет управление?
а) Релейный регулятор основан на принципе двухпозиционного управления — между минимальным и максимальным значением регулируемого параметра;
б) Релейный регулятор основан на принципе мажоритарного срабатывания — например, двух из трёх датчиков;
в) Релейный регулятор основан на принципе цифрового управления — от нулевого до 100-процентного изменения регулируемого параметра;
г) Релейный регулятор основан на принципе аналого-цифрового мультипозиционного управления — он срабатывает при аварийном или предаварийном значении регулируемого параметра.
14 Что понимается в автоматизации под обратной связью?
а) Под обратной связью в автоматизации понимается прямо пропорциональная связь между регулируемыми параметрами;
б) Под обратной связью в автоматизации понимается степенная связь между регулируемыми параметрами;
в) Под обратной связью в автоматизации понимается математическое ожидание между входными и выходными параметрами;
г) Под обратной связью в автоматизации понимается учёт величины выходного сигнала при формировании управляющих воздействий.
15 Что понимается под термином «автоматическая сигнализация»?
а) Подача звукового сигнала при достижении тем или иным параметром заданного значения (уставки);
б) Подача светового (электрического) сигнала на пульт диспетчера при достижении тем или иным параметром предаварийного или аварийного значения;
в) Подача голосового предупреждения при достижением того или иного параметра заданного значения;
г) Подача вибрационного сигнала при достижении того или иного параметра заданного значения;
д) Все перечисленное верно.
16 Что понимается под термином «автоматическая блокировка»?
а) Под автоматической блокировкой понимается комплекс мероприятий по эвакуации технологического персонала в экстренных случаях;
б) Под автоматической блокировкой понимается комплекс мероприятий по срабатыванию систем защиты объекта в нештатных ситуациях;
в) Под автоматической блокировкой понимается комплекс мероприятий по защите окружающей среды в рамках того или иного промышленного комплекса;
г) Под автоматической блокировкой понимается комплекс мероприятий по устранению причин производственных аварий и оказания первой помощи пострадавшим.
17 Какие плюсы даёт автоматизация?
а) Повышение производительности труда;
б) Повышение качества выпускаемой продукции;
в) Снижение себестоимости при обслуживании больших рынков сбыта;
г) Снижение налогового бремени на производство.
18 Какие минусы приносит автоматизация?
а) Приводит к сокращению рабочих мест;
б) Повышает экологические риски;
в) Повышает затраты на рекламу и маркетинг;
г) Автоматы и роботизированные линии требуют качественного сервисного обслуживания.
19 Кто такие луддиты?
а) Люди, ломающие станки и оборудование, поскольку они увеличивают производительность труда и лишают многих людей работы;
б) Луддиты — это борцы за чистоту природы; они против автоматизации и механизации любых производств, поскольку любой экономический рост несёт за собой загрязнение окружающей среды;
в) Это менеджеры, которых заботит только рост производительности труда и прибыли, но не заботит сохранение рабочих мест;
г) Это акционеры торговых, промышленных и финансовых компаний, которые ратуют за глобализацию и отмену любых правовых ограничений в области автоматизации и применения искусственного интеллекта.
20 Каковы основные положения менеджерианской революции Ф.Тэйлора и его последователей?
а) Применение новых форм и способов управления производством ведёт к увеличению производительности труда, росту товарной массы и повышению благосостояния всех членов общества;
б) Применение новых форм и способов управления производством ведёт к росту эксплуатации сотрудников всех уровней, ускоренному расслоению общества на богатых и бедных, и, как следствие, к социальной нестабильности, протестам и революциям;
в) Применение новых форм и способов управления производством ведёт к сокращению рабочих мест, появлению больших контингентов людей, имеющих массу свободного времени, живущих на пособие и занимающихся противоправной деятельностью;
г) Применение новых форм и способов управления производством ведёт к избавлению человека от тяжёлого рутинного труда и появлению большего времени для досуга, занятий спортом и творчеством.
21 Что означает в автоматизации понятие «чёрный ящик»?
а) «Чёрный ящик» — это записывающее устройство, необходимое при авариях на объектах;
б) «Чёрный ящик» — это общепринятая в автоматизации модель, на которой показаны лишь вход, выход и сам объект без детализации внутреннего устройства;
в) «Чёрный ящик» — это комплект запасных частей и вспомогательных материалов для обслуживания автоматизированной системы;
г) «Чёрный ящик» — это техническая документация на элементы, составляющие автоматическую систему управления. «Чернота» заключается в секретности и конфиденциальности данной информации для неавторизованных пользователей.
22 Какая из перечисленных ниже функций используется в теории автоматического управления для описания ступенчатого воздействия на объект?
а) Синусоида;
б) Логарифмическая функция;
в) Единичная функция Хевисайда;
г) Степенная функция.
Ответы и пояснения:
1 Что понимается под термином автомат?
Термин «автомат» трактуется достаточно широко. Кроме того, со временем это понимание меняется, дополняется новыми трактовками и смыслами. В вариантах а и б нами приведены трактовки В.И. Даля из его Толкового словаря живого великорусского языка (Т.1, с.4). Варианты в и г взяты из Словаря иностранных слов (1954). Таким образом, все трактовки верны.
Правильный ответ: вариант д.
2 Идентичны ли понятия «робот» и «автомат»?
В современной практике понятия «автомат» и «робот» всё более сближаются — например, робот-пылесос может нами трактоваться как пылесос-автомат. Поскольку слово «робот» К. Чапек придумал только в 1920 году, термин «автомат» более старый. В целом же мы можем говорить о некотором различии в понимании слов «робот» и «автомат».
Правильный ответ: вариант в.
3 Что называют автоматизацией?
В самом простом определении автоматизация — это внедрение автоматов в нашу жизнь, в производство, в финансовые и технологические процессы.
Правильный ответ: вариант б.
4 Какие системы автоматического управления называют одномерными?
Одномерными называют самые простые автоматические системы, которые регулируют только одну величину — например, кондиционер или холодильник регулирует температуру, в сливном бачке унитаза регулируется уровень, карбюратор автомобиля регулирует насыщенность воздуха парами бензина.
Правильный ответ: вариант а.
5 Какие системы автоматического управления называют многомерными?
Многомерными называют сложные системы, где регулируется сразу несколько параметров — например, давление, температура, уровень, расход, концентрация.
Правильный ответ: вариант б.
6 Системы автоматической стабилизации это:
Правильный ответ: вариант а.
7 Время запаздывания в объектах автоматического управления это:
Правильный ответ: варианты а, б.
8 Критерии устойчивости в системах автоматического управления показывают:
Правильный ответ: вариант а.
9 Что в теории автоматического управления называют датчиком?
Правильный ответ: вариант а.
10 Что в теории автоматического управления называют исполнительным устройством?
Правильный ответ: вариант б.
11 Что в теории автоматического управления называют регулятором?
Правильный ответ: вариант а.
12 По какому принципу пропорциональный регулятор осуществляет управление?
Правильный ответ: вариант в.
13 По какому принципу релейный регулятор осуществляет управление?
Правильный ответ: вариант а.
14 Что понимается в автоматизации под обратной связью?
Правильный ответ: вариант г.
15 Что понимается под термином «автоматическая сигнализация»?
Правильный ответ: вариант д.
16 Что понимается под термином «автоматическая блокировка»?
Правильный ответ: вариант б.
17 Какие плюсы даёт автоматизация?
Правильный ответ: вариант а.
18 Какие минусы приносит автоматизация?
Правильный ответ: вариант а.
19 Кто такие луддиты?
Правильный ответ: вариант а.
20 Каковы основные положения менеджерианской революции Ф.Тэйлора и его последователей?
Правильный ответ: вариант а.
21 Что означает в автоматизации понятие «чёрный ящик»?
Правильный ответ: вариант б.
22 Какая из перечисленных ниже функций используется в теории автоматического управления для описания ступенчатого воздействия на объект?
Для исследования характеристик технологического объекта (как он себя ведёт при разовом увеличении расхода, температуры, давления и проч.) применяется так называемая ступенчатая или единичная функция Хевисайда.
Правильный ответ: вариант в.
