2.4 Средства управления системами

Системы можно классифицировать по расположению средств управления и методов его осуществления. Системы управления делятся на такие, в которых устройство (блок) управления входит у систему, и такие, в которых оно является внешним по отношению к системе. управление бывает распределенным, когда оно частично осуществляется извне, а частично – внутри системы. Независимо от того, включен в систему управляющий блок или вынесен из нее, можно выделить четыре основных типа средств управления. Они различаются по степени известности траектории движения системы к цели и по возможности удерживать систему на этой траектории.

Первый (самый простой) случай имеет место тогда, когда требуемая траектория (закон изменения переменных состояния системы во времени) известна точно, а значит, заведомо известно и правильное управление u_o(). В таком случае это управление можно осуществить при любом развитии событий, поскольку все заранее (априори) известно. Выстрел из ружья, работа ЭВМ по программе, пользование телефоном-автоматом являются примерами такой ситуации. Такое управление u_o() только по априорной информации (без обратной связи) приводит к достижению цели только тогда, когда процесс изменения состояния системы при любых условиях будет происходить по заданной траектории у_о()  Ф(u_o(), ()).

Чаще оказывается, що процессы () на неуправляемых входах отличаются от предполагаемых, или существенным оказывается влияние неизвестных входов, в результате чего система отклоняется от требуемой траектории у_о(). Допустим, имеется возможность наблюдать текущую траекторию у(), находить разность (отклонение) у()-у_о() и подавать на вход системы дополнительное управление, которое быстро вернет выходы системы на заданную траекторию. Такой метод управления называється регулированием. Это действия оператора при управлении технологическим агрегатом (например, металлорежущим станком), регулятор Уатта, автопилот.

Другой метод напрашивается в связи с необходимостью управления в условиях, когда невозможно задать опорную программную траекторию на весь период времени или отклонение от нее настолько велико, что невозможно вернуться на нее достаточно быстро. Поэтому необходимо спрогнозировать текущую траекторию у() и определить, пересечет она или нет целевую область . Управление состоит в настройке параметров системы до тех пор, пока такое пересечение не будет обеспечено. Примерами такого управления являются процессы приспособления живых организмов к изменяющимся условиям жизни, работа пилотов и водителей, адаптивные системы управления.

Иногда может оказаться, что траектория управляемой системы никогда не пересечет целевую область. Это означает, что цель для данной системы недостижима. Однако возможно, что она достижима для другой системы. Это еще один метод управления: изменять структуру системы в поисках такой, которая позволит достигнуть цели. Такие системы создаются не произвольно, а в соответствии с имеющимися ресурсами, методами структурной адаптации. Примерами реализации методов структурной адаптации являются гибкие автоматизированные производства, вычислительные сети, сельскохозяйственные машины со сменяемыми навесными и прицепными орудиями, мутация живых организмов в процессе естественного отбора, изменение стратегии управления предприятием. Таким образом, методы управления также можно отображать в виде систем и исследовать их методами системного анализа. Это системы влияния на другие системы.