Билет1.2)Общаяпостановказадачисинтезаоптимальногоуправлени

Качество и эффективность системы управления для конкретного ОУ можно оценивать с точки зрения затрат ресурсов для достижения цели. Под затратами ресурсов можно понимать как материальные затраты (прямые, косвенные, общие), так и затраты времени. В связи с этим возникает задача определения оптимального управления, т.е. такого управления, которое по тем или иным показателям приводит к минимальным затратам или в целом к максимальной прибыли. Наличие проблемы оптимального управления в ТУ приводит к необходимости использования математического (формального) аппарата для решения этого круга вопросов. Для того, чтобы решить вопрос о степени эффективности, необходимо научиться решать задачу диагностики системы управления: выяснения характеристик и свойств управляющей компоненты управляемой системы. Наша цель заключается в изучении вопросов автоматизации процессов управления. Автоматизация информационных процессов подразумевает развитие компьютерных технологий для решения задач, возникающих при управлении конкретным ОУ. Будем выделять следующие задачи: 1. Задача целеполагания (или целеуказания) Решение задачи заключается в формулировке цели, или указания цели, если их много! Имеет смысл и обратная задача – для заданной цели сформулировать требования к ОУ, с помощью которого эту цель можно достичь. Возможна также постановка задачи о корректировке цели в процессе реализации управления. 2. Задача описания состояния объекта управления. Решение этой задачи необходимо для корректного решения задачи целеполагания. Действительно, мы полагаем цель точкой фазового множества ОУ или, по крайней мере. предельной точкой этого множества. Иначе цель следует признать призрачной (несбыточной!). Если ОУ – динамическая система, то имеет место наличие совокупности показателей, описывающих состояние ОУ – фазового вектора, а также уравнения движения, решая которое, получаем необходимый закон эволюции ОУ. Наличие известного закона эволюции ОУ позволяет резко упростить решение и следующей задачи, необходимой для управления ОУ. 3. Задача наблюдения за состоянием ОУ (мониторинг ОУ, слежение за ОУ). Предполагая наличие у ОУ соответствующего состояния и изменения этого состояния со временем – поведения, требуется организовать получение информации о его поведении при реализации управляющих воздействий и воздействий со стороны ОС. В связи с этим мы потребуем выполнения условия причинности – состояние ОУ не должно зависеть от будущих значений УВ и будущего воздействия со стороны ОС. Это условие – естественное ограничение со стороны законов природы. Однако ничто не мешает состоянию ОУ зависеть от прошлых значений УВ и воздействия со стороны ОС. Эта зависимость называется запаздыванием. Для реализации задачи мониторинга ОУ требуется знание о временных масштабах процессов, происходящих в ОУ. Эта информация необходима для установления периодичности наблюдения за ОУ. Иногда мы обладаем информацией о состоянии ОУ лишь в некоторые моменты времени или имеем неполную информацию. В этом случае принято говорить о частичной наблюдаемости ОУ, в отличие от полной. Например, рассматривая Университет как ОУ с точки зрения обучения студентов, убеждаемся, что он обладает частичной наблюдаемостью – лишь после проведения экзаменационных сессий. В течение семестра учебная часть, как элемент СУ, может судить об успеваемости студентов косвенным образом, отслеживая текущую посещаемость занятий. 4. Задача наблюдения за состоянием ОС. Если ОУ подвержен существенному воздействию со стороны ОС, которое влияет на процесс достижения цели, то необходимо наблюдение за этим состоянием ОС ,на предмет выявления воздействия ОС на ОУ. 5. Задача выработки управляющего воздействия. При решении этой задачи СУ должен выработать или суметь выбрать из списка УВ, такие, применение которых «сближает» ОУ с целью. Значит нужно сформулировать некоторое правило, по которому СУ должно выбирать УВ. Это правило называется алгоритмом управления. По большому счету, конструирование этого алгоритма и является основной целью ТУ. Если мы этот алгоритм управления переформулируем в виде описания некоторой последовательности действий, которые могут быть реализованы с помощью Задатчика Программного Управления, то мы получаем управление по программному принципу. 6. Задача исполнения управляющих воздействий. После выработки УВ встает задача его реализации, т.е. применения его к ОУ. Для решения этой задачи в состав ОУ включается исполнительное устройство ИУ. Примером ИУ является рулевое, тормозное устройство, устройство управления карбюратором и т.д. Подобные исполнительные устройства присутствуют и в организациях, например, канцелярия, занимающаяся, в том числе и тем, что она рассылает приказы и распоряжения лицам, кому они предназначены. Невыполнение подобных управляющих директив руководства наказывается соответствующими карами: выговорами, штрафами, понижением в должности и т.п.

Билет 1. 3)Задачи управления организацией Под организацией будем понимать коллектив людей, деятельность которых направлена на достижение общих целей. Безусловно, в своей деятельности коллектив, составляющий организацию, использует различные механизмы и устройства: компьютеры, телефоны, телефаксы, автомашины, и др. Но в фокусе нашего внимания будут именно люди и их взаимодействие, складывающееся между ними в результате процессов управления. Организации можно классифицировать по структуре (унитарное, акционерное, товарищество на вере), форме собственности (государственное, частное, общественное), масштабам (малое, среднее, крупное), расположении (сосредоточенное, рассредоточенное или сетевая), характеру основных процессов деятельности (коммерческое, некоммерческое, торговое, производственное), целям и др. Люди создают организации для того, чтобы с их помощью решать свои проблемы. Это значит, что процессы, происходящие в организации, имеют целевую направленность, а значит должны быть управляемыми. Под целями организации – конкретное состояние отдельных характеристик организации, достижение которых является для нее желательным и на достижении которых направлена её деятельность. В зависимости от периода времени, требуемого для их достижения, цели делятся на долгосрочные и краткосрочные. К целям предъявляются такие требования как достижимость, гибкость, измеримость, конкретность, совместимость, приемлемость. Формулировку целей организации будем связывать с решением задачи целеполагания, решаемой на соответствующем уровне управления организацией. Также решается задача стратегического управления (Стратегическое управление – управление организацией на стратегическом уровне. Стратегия отвечает на вопрос, каким из допустимых способов, как организация будет эти цели достигать. Выбор стратегии - это выбор средств, с помощью которых организация будет решать стоящие перед ней задачи). При управлении организацией особую роль играет задача планирования - формирование плана действий по достижению цели организации. План должен содержать:1)перечень работ, которые необходимо выполнить в заданной последовательности, чтобы достичь цели; 2)перечень ресурсов работ и сроки их выполнения; 3)ожидаемые результаты работ и сроки их выполнения; 4)указание, кто именно должен выполнить ту или иную работу плана. Существуют задачи тактического управления и задачи оперативного управления. задачи отличаются своими масштабами и сроками решения. содержание управления в организации раскрывают основные функции управления: 1)предвидение, 2)организация, 3)контроль, 4)регулирование, 5)координация, 6)мотивация.

Билет 2. 1) Предмет и метод теории управления. Примеры управляемых систем и процессов. Основными понятиями дисциплины «Основы теории управления», к изучению которой мы приступаем, служат понятия Управление, Управляемость и Управляемая система. Управление — функция организованных систем различной природы (биологической, технической, социальной), обеспечивающая сохранение определенной их структуры, поддержание режима деятельности, реализацию их программ и достижение их целей. Примером управляемой системы может служить автомобиль с находящимся в нем водителем (любые транспортные средства с человеком или экипажем, осуществляющим управление им), производственная или коммерческая фирма с управляющим или директором, воинское подразделение, человек, рассматриваемый как биологический организм.

Теория управления как отдельная наука возникла во время Второй мировой войны. В то время математические и статистические методы применялись для решения неотложных военных задач. Математики, физики и военные практики использовали системный анализ для разработки стратегий борьбы с подводными лодками или решения проблем бомбометания, батарейного огня. Рассмотрим задачу, стоящую перед линкором, который пытается потопить вражеский корабль, находящийся в нескольких милях от него. Расчет прицела орудий следует производить с учетом расстояния, скорости и направления ветра, калибра снарядов, скорости и курса обоих кораблей, качки, а также искривления земной поверхности. Попытка решить эту задачу, основанная на методе проб и ошибок или на интуиции наводчика, как правило, не обеспечивает достаточной точности стрельбы, требует много времени и вообще может не увенчаться успехом. Вот тогда-то на арену и выходит теория управления. Аналитики оказались в состоянии выявить существенные переменные, описывающие процесс стрельбы. Они смогли смоделировать эту ситуацию с помощью математических уравнений. Расстояние, скорость, характеристики качки и т.д., можно было измерить и ввести в уравнения. Ответ получался со скоростью производимых вычислений и орудия линкора начинали стрельбу. Такие параметры как расстояние, скорость ветра, килевая и бортовая качка вскоре стали измеряться автоматически и передаваться в механизм наведения на цель. В настоящее время человек полностью исключен из процесса прицеливания и стрельбы корабельного орудия большого калибра. Радар захватывает цель, человек - наводчик принимает решение начать стрельбу и вся необходимая информация — угол орудийного ствола и направления на цель рассчитывается автоматически.

Все больше усложняющиеся компьютерные технологии и реализующее их программное обеспечение позволяет расширить сферу применения теории управления и распространить ее на более широкий круг проблем, чем это было в докомпьютерную эру. Этот подход проник и в область принятия решений в бизнесе и управление деятельностью корпораций. В настоящее время многие фирмы предписывают своим подразделениям применять именно эти методики. Аналитическое подразделение готовит количественную информацию для анализа, отделы планирования используют математические модели для оценки существенных переменных и последующего количественного представления вариантов решения, а также для того, чтобы установить вероятность успеха того или иного управленческого решения. Методы теории управления успешно применялись и применяются для решения разнообразных задач: выбора оптимальной формы легкового автомобиля, определение пробной партии нового товара, радикального преобразования системы распределения телекоммуникационных услуг. Другими задачами, при которых часто применяются методы теории управления, служат задачи разработки графиков работы служащих, планов строительства тех или иных объектов, и т.д. Хотя управление как род деятельности человека известно с древности, точкой отсчета или рождения современной теории управления принято считать дату появления монографии американского ученого Норберта Винера «Кибернетика или управление и связь в животном, человеке и машине», вышедшую в 1948 году. В настоящее время теория управления является разделом кибернетики — науки, изучающей общие вопросы управления и связи. Примеры управляемых систем: I Технические системы автоматического регулирования. В этих примерах управление реализуется без участия человека. В этом случае говорят об автоматическом способе управления.

Билет 2. 2) Виды управления динамическими системами: непрерывное и импульсное. В традиционной математической теории управления вопрос « Чем управлять?» решается следующим образом: считается, что мы располагаем математической моделью ОУ. Управляемый объект, вернее его эволюция, движение, описывается в виде динамической системы без учета или с учетом случайных факторов, действующих со стороны окружающей среды. Рассмотрим два вида управления – непрерывное и импульсное. В случае непрерывного управления, вообще говоря, предполагается, что функция g - приращение процесса зависит не только от состояния y и времени t , но и от управления u, а именно g = g (y(t),u,t). Диффузионный член σ тоже, вообще говоря, может зависеть от управления. Под управлением будем понимать процесс, задаваемый СУ (или УУ, ЛПР, ЧПР…) как значение, зависящее от t и от располагаемой в этот момент информации о состоянии ДС. То есть u = u(t) либо u = u(y(t)). В первом случае будем говорить о «непрерывном программном управлении», во втором о непрерывном управлении, реализующем принцип обратной связи. В общем случае значение управления u должно удовлетворять некоторым ограничениям типа u Є V_d, где V_d – допустимое множество управляющих воздействий. Пример. Ограничение скорости, развиваемой данным транспортным средством либо правилами дорожного движения, на котором студент спешит на лекции по ТУ. Если СУ (или УУ) имеет возможность наблюдать эволюцию ДС y(t) на протяжении всего времени (не предугадывая, естественно, будущего), то будем говорить, что наблюдаемость полная. Итак, в случае непрерывного управления модель ДС записывается в виде .

В импульсном управлении предполагается, что состояние системы в некоторые моменты времени (моменты управления) испытывает скачки (импульсы). Эти моменты времени и величина, интенсивность импульсов, их число являются переменными, подлежащими определению. Именно совокупность этих величин и будем называть импульсным управлением. Разумеется, возможно одновременно и непрерывное, и импульсное управление.

Цель управления в математической теории управления задается посредством формулировки критерия качества, подлежащего оптимизации (для определенности - минимизации), записываемого для детерминированного случая и непрерывного управления.

Отметим существенное различие между случаями непрерывного и импульсного управления. В случае непрерывного управления «стоимость» управления, грубо говоря, «пропорциональна» промежутку длительности управления. В импульсном управлении, напротив, «стоимость» не пропорциональна (если f≡0) длительности управления, а определяется числом импульсов и их интенсивностью.

Билет 2. 3) Устойчивость иерархической управляемой системы. Хотя в любой организации присутствуют разнообразные механизмы (компьютеры, средства оргтехники и т.п.) мы сосредотачиваем свое внимание на роли, функции, связи людей относительно происходящих в организации процессов управления. Самым близким примером организационной системы является университет, в котором мы обучаемся и работаем. Люди создают организацию для того, чтобы с ее помощью решать свои проблемы. Это означает, что организация с самого начала (т.е. с момента своего создания) имеет целевую ориентацию. Далее люди работают в организации для того, чтобы реализовывать свои цели. И наконец, люди, не входящие в организацию, но взаимодействующие с ней, тоже реализуют свои цели. Все это развивает целевое начало в организации. Следовательно, любая организация есть целенаправленная, целедостигаемая, то есть управляемая система. Почти все организации являются примерами «иерархически управляемых систем». В организациях можно выделить «производственную» компоненту, реализующую основной «производственный» процесс (в университете — процесс обучения), управленческую компоненту (учебное управление, проректорат, ученый совет), обслуживающую компоненту. Управление в организационных системах принимает формы институционального управления — установления норм и нормативов, мотивационного: создание условий и побуждения действовать так как надо организации, информационного управления — доведение той информации до членов организации, которая необходима для его функционирования в рамках организации. При изучении организации как управляемой системы мы сталкиваемся с широким спектром типов управления. Некоторые из них являются очевидными аналогами принципов управления, применяемых в технических устройствах или эргатических системах. Например, управление сеткой телевидения осуществляется путем изучения рейтингов телепрограмм. Это аналог управления при наличие модели объекта управления. Действительно, в качестве модели берется некоторая (желательно представительная) группа телезрителей. Эта группа опрашивается периодически о качестве телепрограмм, что является своеобразным измерением. На основании этой информации предпринимаются те или иные управляющие воздействия — либо телепередача изымается из сетки, или изменяется ее время выхода в эфир и т.д. При изучении организаций как управляемых систем, мы сталкиваемся с разнообразными способами управления, которые являются модификациями базовых принципов управления. Расширим эти базовые принципы управления, дополнив их еще одним — управлением по методу проб и ошибок. Именно ошибки и последующее обучение свойственно человеку как субъекту управления. При изучении управления в организации мы встретимся с командно–административным, командно–распределительным, программно–целевым управлением. Для нас здесь принципиальным является также вопрос автоматизации управления в организации. Научной основой решения этих проблем является теория автоматического регулирования и изучение базовых принципов управления, к которым будем относить метод проб и ошибок, принцип управления по обратной связи, программное управление и управление при наличии модели объекта управления.