7. Типы управления: программное управление, авторегулирование, оптимальное управление.

Программное управление (ПУ) заключается в управление режимом работы объекта по заранее заданной программе.

Целью такого управления является выдача управляющего воздействия на объект управления последовательности управляющих воздействий (команд).

Различают программное управление с разомкнутой цепью воздействия (станки с ЧПУ преимущественно постоянного тока) и с замкнутой (станки на шаговых электродвигателях).

ПУ с замкнутой цепью воздействия различают с оптимизацией и без оптимизации режимов работы ОУ. ПУ с оптимизацией заключается в линеаризации значений некоторого функционала, характеризующего расстояние между искомым и действующим состоянием ОУ.

Для следящих приводов различают координатное и контурное управление.

Координатное управление – управление по по непрограммируемой, но оптимизированной траектории. При контурном управлении программируется все траектории движения.

Авторегуливание

Примером такого типа управления является поддержание постоянного значения какого-либо параметра или их группы.

Допустим, требуется поддержание постоянной температуры в помещении. Имеется заданное значение Т₀, которое должно сравниваться с текущим значением Т.

Управляющие воздействие в такой системе формируется путём решения следующего дифференциального уравнения первого порядка:

y = -K(T-T₀)=dT/dt (знак минус говорит о наличии отрицательной обратной связи).

Существуют так же система, сочетающие авторегулирование с программным управлением (например, регулирование температуры в зависимости от времени суток).

В более сложных системах задача управления заключается в поддержании некоторой функциональной зависимости между множеством самопроизвольно меняющихся параметров (например система, непрерывно отслеживающая лучом прожектора произвольно маневрирующий объект).

Оптимальное управление.

Задача заключается в нахождении максимального (минимального) значения некоторой функции от двух групп параметров.

К параметрам первой группы относятся параметры, значения которых меняются самопроизвольно. Ко второй – регулируемые параметры, зачения которых зависит от управляющего воздействия.

8. Методические основы управления сложными производственными системами (СПС).

К СПС относятся социально-экономические и организационные системы, которые характеризуются несколькими центрами принятия решений и, как правило, несовпадением интересов.

Понятие сложности характеризуется наличием влияния со стороны внешней среды, участием персонала в осуществлении функций управления, использованием ЭВМ для решения соответствующих задач, наличием множества локальных задач, выполняемых, как параллельно, так и последовательно, нелинейностью, нестационарностью и неопределнностью.

Для исследования СПС используют приёмы декомпозиции.

1. Задачноориентированная (функциональная) декомпозиция. Разбиение системы на части в зависимости от вида решаемых ими задач.

2. Объектная (структурная) декомпозиция. Разбиение системы на части, допускающие раздельного рассмотрения.

3. Временная декомпозиция. Разбиение системы на части в зависимости от режимов работы.

Функционирование системы – совокупность правил определяющих, что должна делать система для достижения поставленной цели.

Эффективность функционирования системы – степень достижения поставленной цели.

Эффективность функционирования системы достигается за счёт оптимального сочетания всех имеющихся свойств и характеристик. К ним относятся:

• Быстродействие (показатель быстроты функционирования элементов системы).

• Надёжность (величина вероятности отказов элементов системы)

• Устойчивость (способность системы продолжать функционировать в случае выхода из строя её элементов)

• Загрузка (степень загруженности отдельных узлов и блоков системы)

• Затраты (затраты, необходимые для нормального функционирования системы)

• Доход (величина дохода, получаемого от функционирования системы)

СПС включает 6 целей управления:

1. Коммерческая ( реализация продукции или услуг с максимальной прибылью)

2. Техническая (производство продукции требуемого качества)

3. Производственная (производство продукции соответствующего объёма в заданные сроки)

4. Экономическая (получение максимальной прибыли)

5. Социальная (обеспечение социальных потребностей всех членов данной организации)

6. Экологическая (соблюдение природного равновесия).

9. Теория управления.

Управление, как наука – истема упорядоченных знаний в виде концепций, теорий, принципов, способов и форм управления.

Управление, как процесс – совокупность управленческих действий, которые обеспечивают достижение поставленных целей путём преобразования ресурсов на входе в продукцию на выходе.

На ЭВМ возлагается выполнение формализуемых операций, а на персонал – принятие решений на основе неформальных методов.

Процесс управления складывается из следующих этапов:

1. Сбор и обработка информации

2. Анализ и систематизация

3. Выбор метода управления

4. Внедрение выбранного метода управления

5. Оценка его эффективности

Существуют следующие подходы к процессам управления:

1. Универсальный. Основывеатся на идее существования неких универсальных функций управления.

2. Системный. Сложная система состоит из большого числа подсистем, каждая из которых вносит свой вклад в функционировании системы в целом.

3. Ситуационныйю Сложная система – открытая система, причину того, что происходит в ней следует искать в той среде, в которой она функционирует.

10. Функции управления.

Различают две основные функции управления: планирование и оперативное управление.

Планирование – это деятельность по первоначальному проектированию системы в целом.

Различают стратегическое и тактическое планирование.

Стратегическое планирование включает выбор цели, постановку задачи и проектирование системы. Стратегическое планирование включает в себя проектирование технологии управления.

Оперативное управление включает в себя следующие этапы:

1. Учёт и обработка информации о текущем состоянии объекта управления.

2. Контроль достижения целей и подцелей.

Здесь выявляется отклонения текущего значения параметров от заданных. Если отклонения отсутствуют, то цель управления достигнута и можно переходить к следующему этапу процесса управления. Если имеются отклонения, значит ОУ перешёл в новое состояние и требуется принятие решения для его возврата в заданную траекторию движения.

3. Принятие решения. Задача принятия решения заключается в нахождении экстремума функции (его оптимального значения).

4. Регулировка или выдача управляющих воздействий. Для возврата ОУ на заданную траекторию движения.

11. Понятие объекта управления.

Объект управления – машина, агрегат, их совокупность и т.д.

Состояние ОУ характеризуется некоторым множеством величин, называемых параметрами или переменными состояниями.

f – возмущающее воздействие со стороны внешней среды.

Различают нагрузки и помехи.

Нагрузки – воздействие со стороны внешней среды, независимо от УУ и является причиной изменения режимов работы ОУ.

Помехи – возмущающие воздействия, не несущие в себе информации, необходимой для управления.

g – задающее воздействие (определяют требуемый закон изменения управляемой величины).

u – управляющие воздействия – воздействия, вырабатываемые УУ.

x – параметры, определяющие текущие состояния ОУ.

Если управление осуществляется всеми координатами состояния ОУ, то векторы x и y совпадают.

y-f(u, g, f) – нелинейная векторная функция.

Если состояние ОУ характеризуется одной управляемой и одной управляющей величиной, то такой ОУ является простым (однофазным или односвязным).

Функциональная зависимость, в соответствии с которой УУ вырабатывает управляющее воздействие, называется алгоритмом или законом управления.

u(t) = F(y,g,f)

Состояние объекта управления может рассматриваться в условиях статики и динамики.

В статике параметры векторов u и y являются постоянными величинами. В динамике рассматривается изменения параметров u и y во времени – u(t) и y(t).

Параметры ОУ могут быть сосредоточенными (постоянными по всем геометрическим координатам) и распределёнными (переменными хотя бы по одной геометрической координате).

ОУ могут быть устойчивым, неустойчивым и нейтральным.

В устойчивом ОУ после окончания воздействия ∆U продолжительностью τ, состояние ОУ возвращается в исходное. В неустойчивом ОУ после окончания воздействия ∆U продолжительностью τ, состояние ОУ продолжает изменяться. В нейтральном ОУ окончания воздействия ∆U продолжительностью τ, состояние ОУ переходит в новое состояние равновесия.