Типы управления

Наличие или отсутствие обратной связи позволяет осуществить классификацию типов управления системами. Будем различать: управление с обратной связью, жесткое (без обратной связи) и адаптивное управления.

Управление с обратной связью — наиболее распространенный тип управления. Жесткое , или управление без обратной связи, является простейшим. В этом случае система полностью зависит от программы изменения входного управляющего сигнала. Примерами жесткого управления могут служить управление автомобильным движением при помощи светофора, работа компьютера по заданной программе.

Адаптивное управление также является управлением с обратной связью и отличается от последнего наличием специального адаптивного (приспособительного) механизма, накапливающего и анализирующего информацию о прошлых управленческих ситуациях, вырабатывающего новую линию поведения на основе прошлого опыта в соответствии с заложенными целями и критериями. Под адаптацией в широком смысле понимается способность системы приспосабливаться к изменяющимся условиям среды, помехам, исходящим от среды и оказывающим влияние на систему. В процессе приспособления могут изменяться: структура системы (например, при необходимости ящерица способна отбрасывать хвост), количественные характеристики системы (например, параметры автопилота при изменении динамических характеристик летательного аппарата), корректироваться закон функционирования, поведение системы.

 

общие принципы построения управляемых систем.

Принцип разомкнутого или программного управления

В его основе лежит идея автоматического воздействия на систему вне зависимости от условий ее работы. Управление осуществляется с помощью заданного алгоритма или программы. Предполагается достоверность сведений об условиях работы системы, состоянии среды на всем интервале функционирования. По программному принципу управления построены устройства пуска аудиоустройств, управление конвейером.

Рис. 4.4. Принцип разомкнутого (программного) управления

На рисунке 4.4. представлены: устройство, вырабатывающее программу или закон функционирования x(t), устройство управления (его принято обозначать специальным знаком — кругом, разделенным на секторы), вырабатывающее совокупность управляющих воздействий u(t), объект управления, помехи z_j и выходной результат У_вых.

Из рисунка 4.4. следует, что в случае отличия помех от предполагаемых немедленно последуют отклонения в выходном результате. По этой причине принцип программного управления используют при уверенности в достоверности сведений об условиях работы системы.

Принцип разомкнутого управления с компенсацией возмущений

Этот принцип называют также принципом управления с упреждением. Суть принципа заключается в стремлении ликвидировать нерегулируемое воздействие помех. Для этого используется устройство, измеряющее помехи и вырабатывающее компенсирующие воздействия, которые корректируют закон управления. Простейшим примером такого принципа являются устройства, обеспечивающие стабилизацию напряжения при колебаниях постоянного тока. Или, например, этот принцип используется при планировании на предприятиях: при разработке планов учитывается, что производительность труда зависит от износа оборудования, квалификации рабочих и т.д.

Замеренные помехи используются для вычисления компенсирующего управления, которое парирует последствия помех. Обычно наряду с корректирующим управлением в систему подается и программное воздействие. Однако на практике далеко не всегда удается зафиксировать информацию о внешних помехах, не говоря уже о контроле отклонений параметров системы или неожиданных структурных изменениях.

Рис.4.5. Принцип компенсационного управления

Принцип замкнутого управления

В системах с замкнутым контуром управления заранее программируется не входное воздействие, а требуемое состояние системы, т.е. следствие воздействий на объект. Для реализации принципы априорно определяется требуемый результат У_треб, а задача системы формулируется как обеспечение приближения действительного результата к требуемому. Это достигается путем определения разности между требуемым результатом и действительным: ΔУ= У_треб - У_вых, которая используется для нахождения управления, призванного свести к минимуму это рассогласование. Тем самым обеспечивается приближение регулируемой координаты к программной функции вне зависимости от причин, вызвавших появление разности, будь то помехи различного происхождения или ошибки регулирования.

Рис. 4.6. Принцип замкнутого управления

Рассмотрим еще один принцип управления системой, который послужил основой создания теории исследования операций.

Принцип однократного управления

Широкий круг практических задач состоит из необходимости осуществить однократный акт управления, а именно, принять некоторое решение, последствия которого сохраняются длительное время. Традиционное управление тоже можно интерпретировать как последовательность разовых решений, вместе с тем, в классической теории управления исходят из того, что воздействие на систему есть процесс, функция времени или параметров состояния, а не однократная процедура.

Другой отличительной особенностью является то, что мы оперируем управлениями – константами, параметрами системы. Если в вышеизложенных принципах в качестве критерия использовался функционал, оценивающий движение системы, то в однократном управлении критерий имеет вид функции, заданной на множестве исследуемых параметров системы.

Поскольку оперировать константами существенно проще, чем действовать с функциями, то теория исследований операций оказалась более продвинутой, нежели теория систем. Вся совокупность математических методов, обслуживающих исследование операций, получила название математического программирования.

Рассмотренные фундаментальные принципы управления в той или иной форме используются в различных областях управления – от регулирования в технических системах до управления коллективами людей. Практические способы реализации этих принципов наиболее исследованы для управления в технических системах, не включающих социальные или экономические аспекты. Для социально-экономических систем возникают проблемы всестороннего исследования всех существующих механизмов регулирования – экономических, финансовых, социальных и т.д. Эти системы не управляются простыми причинно-следственными связями. Наивно предполагать, что методы программного управления будут эффективны. Никакой чиновник, никакая административная система не в силах учесть бесконечного разнообразия условий функционирования каждого экономического агента. Термин «управление» в социально-экономических системах охватывает широкий спектр понятий и функций – планирование, организация, регулирование и т.д. Для реализации этих функций разрабатывают специальные методы и модели.

Под организацией управляемой системы будем понимать комплекс проблем установления взаимосвязей между постановками и решениями частных теоретических задач при разработке системы с целью установления общих закономерностей создания систем.

Серия сообщений "Теория систем и системный анализ":
Часть 1 - 47. Порядок организации системы альтернативных расчетов
Часть 2 - 46. Технические решения организации системы альтернативных средств расчета
...
Часть 32 - 17. Понятие сигнала. Сигналы в системах
Часть 33 - 16. Система и информация
Часть 34 - 15. Типы (структуры) и принципы управления системой
Часть 35 - 14.Основные характеристики систем управления: управляемость, устойчивость и др. Управляемая и управляющая системы
Часть 36 - 13. Понятие "управление". Обратная связь. Типы обратной связи
...
Часть 46 - 2. Возникновение и развитие системных представлений
Часть 47 - 1. Актуальность системных представлений в деятельности человека
Часть 48 - Практика