Лекция 8. (Системный анализ) Системные аспекты управления

Темы: механизмы управления, обратная связь, временные запаздывания и задержки..

1. Механизмы управления.

Управляющая информация может формироваться по ходу изменений ситуации на основании апостериорной информации о внешней среде и информации о внутреннем состоянии системы или заранее, когда на основании априорной информации предсказывается развитие ситуации. Возможен смешанный способ формирования управляющих сигналов. Простейшие механизмы управления хорошо известны и изучены в теории управления.

Управление осуществляется с использованием двух основных принципов: 1) по рассогласованию (отклонению); 2) по возмущению.

Управление по рассогласованию предусматривает наличие механизмов, способных определить разность между задаваемым и фактическим значением регулируемой величины или функции. Эта разность используется для выработки регулирующего воздействия на объект регуляции, которое уменьшает величину отклонения.

В

Рис.8.1. Схема реализации принципа управления по рассогласованию

схеме на рис.8.1 реализуется принцип управления по рассогласованию (отклонению). Через цепь отрицательной обратной связи выходная функция , преобразованная в эквивалентное входное воздействие , вычитается из управляющего входного воздействия . Разность воздействий через блок преобразования и регулятор (исполнительное устройство, эффектор) управляет регулируемым объектом. За счет контура обратной связи обеспечивается поддержание постоянства выходной функции независимо от воздействия помех , которые могут повлиять на функционирование регулятора и регулируемого объекта.

Управление по возмущению предусматривает использование самого возмущения для выработки, компенсирующего воздействия, в результате которого регулируемый показатель возвращается к исходному состоянию.

Схема на рис.8.2 реализует принцип управления по возмущению, основу которого составляет измеритель уровня внешнего возмущающего (фактора случайной природы). Блок преобразования управляет исполнительным механизмом (регулятором) так, чтобы воздействие этого фактора на регулируемый объект было бы компенсировано воздействием со стороны регулятора.

И

Рис.8.2. Схема реализации принципа управления по возмущению

звестны и другие механизмы управления, например:

• использование пороговых схем, подключающих эффекторы к управляемой системе только при превышении выходной функции некоторого порогового уровня,

• программное управление, для которого заранее известен закон управления, представленный в виде конкретной про граммы работы управляющей системы, эта программа зависит от закона изменения входного воздействия.

• блочное управление, при котором закон управления представлен соединением блоков стандартных подпрограмм, разновидностью этого подхода к организации управления является использование синергий (мышечные, информационные и другие синергии);

• «форпостное» управление, управление на основе предсказания (прогнозирования) развития ситуации во внешней среде и т. д.

Все многообразие вариантов поведения управляемой системы можно разделить на три группы:

• реакция, представляющая собой простой механизм поведения, включающийся вслед за изменением выходной функции. Примерами такого управления в живых системах служат рефлексы;

• стереотип, при котором поведение системы строится по заранее определенной программе, которая отработана системой и стала для нее стандартной (типовой). Примерами могут служить работа вычислительного комплекса по стандартной программе обработки информации;

• моделирование как поведение, при котором, каждый поведенческий акт системы учитывает ее текущее состояние, параметры внешней Среды, преследуемые цели. Формирование закона управления в этом варианте требует анализа информации и распознавания ситуации. Между ситуациями и поведением системы должно устанавливаться соответствие, оценка которого составляет основу управления, так как ошибки распознавания влекут за собой ошибки управления и возможную гибель системы.

Для сложных систем характерно сочетание различных способов управления, чем можно объяснить разнообразие поведения живых систем.

Реализация управленческих функций может осуществляться в виде централизованного и децентрализованного управления. Существуют также и промежуточные (смешанные) типы управления. Для очень сложных и сверхсложных систем характерна иерархическая структура управления.