Общая теория управления
Теория управления — наука о принципах и методах управления различными системами, процессами и объектами.
Данная область знаний хорошо развита и находит широкое применение в современной технике. Здесь на основе системного анализа составляется математическая модель объекта управления (ОУ), после чего синтезируется алгоритм управления (АУ) для получения желаемых характеристик протекания процесса или целей управления.
В социально-экономических системах теория управления посвящена приемам и методам анализа, прогноза и возможностям регулирования деятельности различных общностей людей (мирового сообщества, региональных объединений, наций, общественно-хозяйственных групп).
ограничение, вытекающее из принципа — «система не может объяснить саму себя».
Процесс управления можно разделить на несколько этапов:
Сбор и обработка информации.
Анализ, систематизация, синтез.
Постановка на этой основе целей. Выбор метода управления, прогноз.
Внедрение выбранного метода управления.
Оценка эффективности выбранного метода управления (обратная связь).
Конечной целью теории управления является универсализация, а значит согласованность, оптимизация и наибольшая эффективность функционирования систем.
Принципы управления
Рис. 1.1. Процесс управления
Методы управления, рассматриваемые теорией управления техническими системами и другими объектами, могут использовать любые из трех фундаментальных принципов:
Принцип разомкнутого управления состоит в том, что программа управления жестко задана в запоминающем устройстве или внешним воздействием G(t), и управление не учитывает влияние возмущений на параметры процесса. Примеры систем - часы, магнитофон, и т.п.
Принцип компенсации применяется для нейтрализации известных возмущающих воздействий, если они могут искажать состояние объекта управления до недопустимых пределов. При априорно известной связи состояния объекта с возмущающим воздействием значение сигнала u(t) корректируются обратно пропорционально возмущающему воздействию x(t). Примеры систем компенсации: биметаллический маятник в часах, компенсационная обмотка машины постоянного тока и т.п. Достоинство принципа компенсации - быстрота реакции на возмущения. Недостаток - невозможность учета подобным образом всех возможных возмущений.
Принцип обратной связи получил наибольшее распространение в технических системах управления, при этом управляющее воздействие корректируется в зависимости от выходной величины y(t). Если значение y(t) отклоняется от требуемого, то происходит корректировка сигнала u(t) с целью уменьшения данного отклонения. Связь выхода ОУ с входом управляющего устройства, выполняющего коррекцию сигнала u(t), называется главной обратной связью (ОС).
Управление можно также подразделить на:
стихийное: воздействие происходит в результате взаимодействия субъектов/процессов (синергетическое управление);
сознательное: планомерное воздействие субъекта управления на объект управления (иерархическое управление).
При иерархическом управлении цель функционирования системы задается её надсистемой.
Рис.2.2. Организация как кибернетическая система с управлением
Согласно кибернетическому подходу, управление рассматривается, прежде всего, как процесс преобразования информации: информация об объекте управления воспринимается управляющей системой, перерабатывается в соответствии с той или иной целью управления и в виде управляющих воздействий передается на объект управления.
Процессы получения информации, ее хранения и передачи в этом случае отождествляются с понятием связь.
Переработка воспринятой информации в сигналы, направляющие деятельность в объекте, отождествляется с понятием управление.
Если системы способны воспринимать и использовать информацию о результатах своего функционирования, то говорят, что они обладают обратной связью. Обратная связь создает возможность эффективного управления в изменяющихся условиях функционирования объекта управления даже в тех случаях, когда возмущающие воздействия не могут быть измерены или когда их влияние заранее не известно.
Системы с управлением, или целенаправленные, называются кибернетическими. К ним относятся технические, биологические, организационные, социальные, экономические системы и др.
Управляющая система совместно с системой связи образует систему управления.
Основным элементом организационно-технических систем управления является лицо, принимающее решение (ЛПР) – индивидуум или группа индивидуумов, имеющих право принимать окончательные решения по выбору одного из нескольких управляющих воздействий.
Система связи включает канал прямой связи X, по которому передается входная информация, включающая командную информацию, и канал обратной связи Y, по которому передается информация о состоянии ОУ.
Внешняя среда воздействует как на функционирование объекта управления (сигнал W), так и учитывается при выработке управляющих воздействий в системе управления.