Реализация управления
Управление реализуется в основном с помощью биологических либо технических систем.
Примером биологической реализации может служить человек, а технической – компьютер. Весьма распространенным видом реализации являются человеко-машинные системы.
В случае реализации функции управления человеком имеет место так называемое ручное управление. Таковым являются управление автомобилем.
Технические системы автоматически управляют напряжением электрогенераторов и частотой в энергосистемах.
Управление организационными системами, а также сложными техническими системами, в настоящее время часто строится на основе человеко-компьютерных систем. В технических системах при этом, как правило, возможны различные режимы управления: ручного – только человеком, автоматизированного – человеком с помощью компьютера, автоматического – только компьютером.
Ниже на рис.4.1 показана структурная схема системы управления с обратной связью и варианты её реализации в виде ручного, автоматизированного и автоматического управления.
а)
б)
в)
г)
Рис.4.1. Структурная схема системы управления – а. Варианты ее реализации в виде ручного – б; автоматизированного – в; автоматического управления – г
Разомкнутые системы управления
Объекты и процессы могут быть управляемыми и неуправляемыми. Неуправляемые объекты и процессы подвержены дезорганизующему действию случайных факторов (возмущений).
Н
а
рис.4.2 представлен неуправляемый объект,
у которого х – вход,y
– выход, z
– возмущающее воздействие.
Рис.4.2. Неуправляемый объект
Состояние рассматриваемого неуправляемого объекта (у) существенным образом зависит от действия случайного фактора (z).
Примерами неуправляемых объектов и процессов являются:
полёт воздушного шара;
полёт пули или снаряда;
температура воздуха в неотапливаемом помещении.
В первых двух случаях на траекторию полёта объекта оказывают влияние ветер, дождь и т.п. В третьем случае основным является влияние температуры наружного воздуха.
Действие указанных случайных факторов (z) приводит к тому, что состояние объекта (у) оказывается непредсказуемым, случайным.
Вместе с тем во многих практических ситуациях к объекту предъявляются требования двигаться определенным образом или находится в определённом состоянии.
Так, автомобиль, самолёт или ракета должны двигаться по определённому плану, температура воздуха в жилом помещении не должна опускаться ниже, например, 18ºС и т.д.
Для придания объекту свойства большей или меньшей определённости его движения или состояния необходимо обеспечить управление этим объектом.
Управление – это воздействие на объект, целью которого является обеспечение перехода объекта в требуемое состояние.
Управление должно препятствовать влиянию дезорганизирующих случайных факторов.
Существует два основных типа систем управления:
разомкнутые системы управления (без обратной связи);
замкнутые системы управления (с обратной связью).
Структурная схема разомкнутой системы управления представлена на рис.4.3:
Рис.4.3. Структурная схема разомкнутой системы управления.
Здесь
ОУ – объект управления;
УС – управляющая система;
х – задающее (входное) воздействие;
у – состояние объекта;
u – управляющее воздействие;
z – возмущающее воздействие.
Особенность процесса управления, реализуемого разомкнутой системой, состоит в том, что состояние объекта не контролируется, то есть о достижении желаемого результата не сообщается в управляющую систему.
Поэтому разомкнутая система управления не компенсирует внешние возмущения и является чувствительной к внутренним возмущениям.