Тема 8. Использование математических моделей при решении задач автоматизации.
Математические модели для решения задач автоматизации используют в таких целях:
а) для анализа и синтеза ( разработки) систем управления;
б) для использования непосредственно в процессе управления.
Первая задача решается на этапах проектирования или исследование системы. Разработка системы управления осуществляется путем последовательного решения задач анализу и синтезу с возможными итерациями. Анализ используют для изучения свойств элементов системы управления и системы вцілому, например, с целью определения эффективности каналов управления, возможностей системы, уточнение требований к системы и т.п.
Синтез применяют для определения структуры и параметров системы, которые обеспечивают необходимое качество управления, которая определяется по определенным показателям, критериям, например, интегральный показатель качества, продолжительность переходного процесса и т.п. Если результаты синтеза системы не удовлетворяют поставленным перед ней требованиям, то осуществляется корректирования системы управления путем смены параметров системы или структуры управления. Например, введение новых каналов управления, осложнение алгоритма управления и т.п.
На современном этапе развития СУ все большего распространения приобретает второй направление использования математических моделей — это применения математической модели непосредственно в контуре управления. Это применение обеспечивается широким использованием средств вычислительной техники, использованием современных принципов управления(розподіленість, ієрархічність, дуальність). Дуальність заключается в том, что перед организацией управления (формирование и реализация управляющих действий с целью переведения объекта управления в лучшую эффективную область его функционирования с точки зрения поставленных целей управления) система учится, то есть модифицирует алгоритм управления, меняет целые управления, приспосабливается к новым условиям и т.п. При решении задач управления и обучение системы управления важную роль играют математические модели, которые являются составной частью алгоритмов управления.
Управляющее устройство на основе полученной информации (векторы , , ), поставленной цели управления формирует управляющие действия на ОУ.
Формирование, выбор и реализация управляющих действий на ОУ осуществляется с помощью алгоритма управления. В алгоритмах управления, особенно для управления сложными объектами, всегда присутствующие несколько математических моделей, которые позволяют проводить оценку станов объекта с внешней средой в разных режимах его функционирования, осуществлять прогнозирование станов объекта, определять эффективные решения по управлению.
/
Рис.8.1.Общая схема функционирования объектов управления.
Комплекс моделей — это совокупность моделей, связанных между собой за определенными признаками, и взаимодействующих с целью реализации алгоритма управления.
Цель функционирования системы управления может задаваться лицом, которое принимает решение (ОПР) или системами управления высшего уровня.
В некоторых случаях ( системы, которые самоорганизуются, адаптивные системы) система управления (СУ) может осуществлять целенаправленность, исходя из обстоятельств, которые сложились, но эта целенаправленность происходит на множестве целей заведомо определенных ОПР или системой высшего уровня, на основе стратегических замыслов, которые относятся перед системой.
Учитывая то, что сложные объекты управления в процессе функционирования меняют свои характеристики, свойства, целые ( как эволюционным, так и революционным путем), СУ, алгоритмы управления, а также математические модели должны отслеживать эти смены, то есть во время функционирования СУ должна осуществляться идентификация объектов управления.
Контрольные вопросы
В чем состоит использование математических моделей в задачах анализу и синтезу систем управления?
В чем состоит использование математических моделей в задачах управления?
Общая структура системы управления с использованием математических моделей в контуре управления.
Каким образом задаются целые управления?
В чем проявляется дуальність управления?
Каким образом используются математические модели в алгоритмах управления?
[6,c.6-44; 7,c.30-44]