Реферат: Управление
Понятие управления
Управление — это такое входное воздействие или сигнал, врезультате которого система ведет себя заданным образом. Обычно управлениенаправлено на то, чтобы система находилась в стационарном режиме (равновесномили периодическом).
Управление развитием системы — это воздействия или сигналы,направленные на изменение структуры или множества состояний системы. Например,план реконструкции предприятия. В этом случае осуществляется управлениеповедением системы, которая реализует развитие данной системы.
Таким образом, управление всегда имеет определенную цель.Обычно она формулируется как ограничение на множество возможных состоянийсистемы, или какой-либо показатель системы, который нужно поддерживать взаданных пределах, либо максимизировать. Если известна зависимость указанногопоказателя от входных воздействий на систему, или ее состояния, то онназывается целевой функцией.
Часто цель не может быть достигнута сразу, а необходимопройти несколько этапов, на каждом из которых имеется локальная цель, несовпадающая с главной целью. Эти локальные цели называются задачами управления.Пример: автобус идет по маршруту. Цель — конечный пункт. Задача — проехать поданной улице. Может оказаться, что направление движения по улице сильноотличается от направления на конечный пункт.
Для осуществления процесса управления нужно наличие трехэлементов:
— управляемый объект;
— орган управления;
— исполнительный орган.
Орган управления — это система, на вход которой поступаютсигналы о состоянии управляемого объекта и среды, а на выходе — сигнал онеобходимом в данной ситуации управлении.
Исполнительный орган — это система, на вход которойпоступает сигнал о необходимом управлении, а на выходе вырабатываетсяуправляющее воздействие на управляемый объект.
Система управления объединяет орган управления иисполнительный орган.
Системы управления бывают следующими:
1) ручные — без использования вычислительной техники;
2) автоматизированные — используется вычислительнаятехника, которая принимает на себя основной поток информации, однако человекостается важнейшим звеном системы управления, функцией которого являетсяпринятие решений либо утверждение решений, выработанных ЭВМ;
3) автоматические — человек не участвует в процессеуправления и не входит в данную систему управления. Обычно он осуществляетконтроль за правильностью функционирования объекта управления и вмешивается толькопри возникновении особых (например, аварийных) ситуаций. В автоматическихсистемах управления человек является звеном другой системы управления, длякоторой управляемым объектом является данная автоматическая СУ с ее управляемымею объектом.
Способы управления
Различают три способа управления, в зависимости от того, наосновании какой информации ОУ формирует управляющий сигнал.
1) Управление по отклонению — используются сведения обизменениях выхода УО, его поведения. Этот способ реализует замкнутая схемауправления.
Здесь имеется замкнутый контур y -> u -> x -> y,поэтому такая схема управления называется замкнутой. Связь ОУ -> УОназывается прямой, УО -> ОУ — обратной связью.
Обратная связь может быть положительной и отрицательной.Положительная обратная связь такая, при которой увеличение y приводит к такимзначениям x, которые влекут дальнейший рост y, при отрицательной — рост yприводит к значениям x, вызывающим уменьшение y.
Примеры положительной обратной связи: цепные реакции,взрыв, система аварийной сигнализации. Во всех подобных случаях небольшоеотклонение должно вызвать как можно более энергичную реакцию управляемогообъекта.
Отрицательная обратная связь осуществляется, например, приуправлении запасом товаров на складе: при возникновении существенногоотклонения запаса от нормативного предпринимаются меры по устранению этогоотклонения — завоз товаров, либо реализация излишка.
2) Управление по возмущению или нагрузке — используютсясведения о возмущающих воздействиях на управляемый объект со стороны окружающейсреды. Этот способ управления реализует разомкнутая схема управления.
3) Комбинированное управление является сочетанием двухпредыдущих способов управления.
Замкнутая система управления позволяет быстро реагироватьна нежелательные отклонения в поведении объекта, с целью устранить этиотклонения. Однако она не следит за причинами, вызвавшими отклонения. Врезультате объект может выйти из-под контроля, а управление только замедлит егонежелательное поведение. Пример: лечение рака аспирином. Замкнутая системаподдерживает равновесие, она обеспечивает достижение цели управления, когдавозмущающих воздействий много и не все они могут быть измерены, а также когдазаранее не известно влияние возмущений на управляемые величины.
Разомкнутая система управления учитывает причины(возмущения среды), которые вызывают то или иное поведение объекта. Онапозволяет лечить болезнь, а не симптомы. Однако результат управленияпроявляется медленно, может оказаться, что объект уже пришел в нужное состояние,однако продолжаются управляющие воздействия, которые выводят его из этогосостояния.
Если СУ реагирует на каждое, даже случайное, отклонение, томожет возникать «рысканье» системы, ее неустойчивость.
Комбинированная СУ позволяет осуществлять учет длительнодействующих, запаздывающих по своему действию причин (возмущения среды) ифактических результатов управления (поведения объекта). Вначале происходитгрубая настройка объекта на условия его работы, затем точное регулирование всоответствии с фактическим поведением объекта.
Задачи управления
Имеются четыре основных задачи управления:
1) стабилизация;
2) программное управление;
3) слежение;
4) оптимальное управление.
Стабилизация системы — это поддержание ее выходныхпоказателей вблизи заданных значений у0.
Примеры:
1) Система управления организма — поддержание температурытела, давления крови и т.п.
2) электроснабжение — стабилизация напряжения и частотытока.
3) управление народнохозяйственным комплексом — поддержаниестабильных значений основных макроэкономических показателей.
Программное управление — поддержание выходных показателейвблизи заданных значений y0, зависящих от времени заданным образом. Схема — таже, с заменой y0 на y0(t).
Примеры:
1) вывод ракеты на спутниковую орбиту, причем наилучшаятраектория У0(t) заранее известна — рассчитана, исходя из свойств земнойатмосферы и тяготения;
2) станок с числовым программным управлением;
3) программа «500 дней».
4) федеральные и региональные целевые программысоциально-экономического развития
Слежение — обеспечение как можно более точного соответствиямежду состоянием или поведением управляемого объекта и состоянием илиповедением какого-либо другого объекта, которым управлять невозможно. Онрассматривается как составная часть среды.
Примеры:
1) управление производством товара в зависимости отнеуправляемого спроса;
2) ритм и глубина дыхания, частота пульса в зависимости отфизической нагрузки;
3) зенитная ракета и самолет противника;
4) антенна радиолокатора и самолет;
5) робототехническая система «глаз-рука».
При оптимальном управлении нужно наилучшим образомвыполнить задачу, стоящую перед объектом, при заданных условиях и ограничениях.
Примеры целевых функций: быстродействие, к.п.д., прибыль,расход сырья и полуфабрикатов в технологическом процессе.
Использование ЭВМ в процессе управления
Первоначально вычислительные средства использовались каквспомогательные, для выполнения отдельных, наиболее трудоемких операцийобработки данных. Основной поток информации о состоянии управлемого объекта иуправляющих воздействиях проходил через аппарат управления, состоящий из людей:
Затем, в процессе совершенствования вычислительной техники,последняя стала рассматриваться преимущественно как средство обработки большихобъемов информации, ЭВМ теперь следует использовать для восприятия и глубокойпереработки информации, поступающей с управляемого объекта.
К сожалению, многие системы управления формируются попервому способу. Они создают гораздо больше проблем, чем решают. Невысвобождают управленческий персонал и не облегчают его работу, а наоборот — требуют дополнительного персонала и ресурсов. Нужно чтобы ЭВМ состояла причеловеке, а не человек при ЭВМ. Но это требует коренной перестройки методовуправления, навыков, имеющегося документооборота.
Нужно добиться того, чтобы руководитель получал именно туинформацию, которая ему нужна для принятия решений. Например, директор недолжен знать, какие вагоны не поступили, какой груз находится в каждом вагоне,ему нужно знать по каким выпускаемым изделиям имеется недопоставка сырья. Еслиже директор не соглашается отказаться от лишней информации, значит он в своейдеятельности подменяет начальника отдела снабжения, не умеет правильноруководить. ЭВМ берет на себя информационные входы СУ, избавляет от нихчеловека. Часто стараются и ЭВМ избавить от лишней информации — для этогоставят в пунктах сбора данных микро и мини- ЭВМ, которые осуществляют первичнуюобработку данных перед отправкой в большую ЭВМ.
При подготовке данной работы были использованы материалы ссайта www.studentu.ru