5.2. Принципы управления

Система управления = управляющая система (субъект управления) + + управляемая система (объект управления).

Базовым классификационным признаком построения систем управления, определяющим облик системы и ее потенциальные возможности, является способ организации контура управления. В соответствии с последним выделяют несколько принципов управления.

Принцип разомкнутого управления. В основе его лежит идея автономного воздействия на систему вне зависимости от условий ее работы. Очевидно, что область практического применения этого принципа предполагает априорную достоверность знания состояния среды и системы на всем интервале ее функционирования. Тогда можно предопределить реакцию системы на рассчитанное воздействие, которое заранее программируется в виде функции независимого переменного времени (рис. 1).

Рис. 1. Принцип разомкнутого управления

Таким образом, если данное воздействие отлично от предполагаемого, немедленно последуют отклонения в характере изменения выходных координат, т. е. система окажется открытой возмущениям. Поэтому данный принцип используется при уверенности в достоверности сведений об условиях работы системы.

Например, для организационных систем подобная уверенность допустима при высокой исполнительской дисциплине, когда отданное распоряжение не нуждается в последующем контроле. Иногда такое управление называют Директивным. Несомненным достоинством схемы служит простота организации управления.

Принцип разомкнутого управления с компенсацией возмущений. Содержание подхода состоит в стремлении ликвидировать ограниченность первой схемы: нерегулируемое воздействие возмущений на функционирование системы. Возможность компенсации возмущений, а значит, ликвидация недостоверности априорной информации, базируется на доступности возмущений измерениям (рис. 2).

Рис. 2. Принцип компенсационного управления

Принцип замкнутого управления. Рассмотренные принципы относятся к классу разомкнутых контуров управления: величина управления не зависит от поведения объекта, а представляет собой функцию времени или возмущения. Класс замкнутых контуров управления образуют системы с отрицательной обратной связью, воплощающие базовый принцип кибернетики. В таких системах заранее программируется не входное воздействие, а требуемое состояние системы, т. е. следствие воздействий на объект, в т. ч. управления. Следовательно, возможна ситуация, когда возмущение позитивно воздействует на динамику системы, если приближает ее состояние к желаемому.

Для реализации принципа априорно находится программный закон изменения состояния системы во времени [спр (t)], а задача системы формулируется как обеспечение приближения действительного состояния к желаемому. Решение этой задачи достигается определением разности между желаемым и действительным состояниями: Δc(t) = cnр (t) - c(t). Данная разность используется для управления, призванного свести к минимуму обнаруженное рассогласование.

В зависимости от входного сигнала в теории управления различают:

• системы программного регулирования (рассматриваемый случай);

• системы стабилизации, когда cnр (t) = 0;

• системы слежения, когда входной сигнал априорно неизвестен.

Принцип однократного управления. Широкий круг практически значимых задач состоит из необходимости осуществить однократныйакт управления, а именно — принять некоторое решение, последствия которого сказываются длительное время. Разумеется, и традиционное управление можно интерпретировать как последовательность разовых решений.