Какие бывают системы управления

Выделяют два вида систем управления:

Разомкнутые – без обратной связи;

Замкнутые – с обратной связью.

Различаю также многосвязные, многоконтурные системы управления. По характеру приспособления к изменяющимся условиям выделяют адаптивные системы управления.

Информационная система может быть автономной и может встраиваться в систему управления как подсистема, образуя автоматизированную систему управления отдельными частями и процессами.

Выделяют сосредоточенные и распределенные информационные системы управления.

Управляющая часть и объект управления взаимодействуют в информационном пространстве управления.

Важнейшее значение имеют технологии защиты информационного пространства управления от преднамеренных и непреднамеренных угроз, а также технологии правовых процессов в информационном пространстве управления.

Все процессы управления и взаимодействия с внешней средой происходят в среде управления.

Различают информационные ресурсы, поступающие из внешней среды – входная информация, и информационные ресурсы, выдаваемые во внешнюю среду – выходная информация.

Входная информация содержит потоки заданий, потоки критериев и потоки нормативов.

1.3.1. Управление в технических системах

Применение технических средств для облегчения физического труда человека называется механизацией. Механизация повышает эффективность физического труда человека. По мере роста механизации возрастает значимость интеллектуального труда человека.

Содержанием интеллектуального труда является обработка информации, анализ процессов и явлений окружающего мира, создание нового знания.

Появление вычислительных машин положило начало автоматизации интеллектуального труда человека. Автоматизация является продолжением механизации. Механизация охватывает процессы получения, передачи, преобразования и использования энергии. Автоматизация – процессы получения, передачи, преобразования, накопления и использования информации.

Рис. 1.2. Значимость видов труда

Для осуществления различных технологических, производственных, организационных и экономических процессов необходимо, чтобы величины, которые характеризуют эти процессы, удовлетворяли определенным условиям.

Так, например, в энергосистемах должны поддерживаться на постоянном уровне величины напряжения и частоты, в космонавтике необходимо обеспечить движение космического корабля в пространстве по заданной траектории. В экономике необходимо обеспечивать устойчивый равновесный рост.

Автоматизация – последовательная передача функций управления от человека к техническим средствам (исполнительным устройствам).

Первоначально автоматизация охватывала управление техническими системами. Например, автопилоты, автоматические системы коммутации и т.п.

В таких системах допустима самая высокая степень автоматизации управления. Они могут функционировать без участия человека, не считая запуска, контроля и ремонта. Такие системы управления называются автоматическими.

Разработка автоматических система управления явилась стимулом для проведения фундаментальных исследований и построения строгой теории автоматического управления (ТАУ). Понятия и представления, рожденные при разработке ТАУ, стали основополагающими в теории управления.

Потребности промышленного производства ставили задачи управления все более сложными процессами и системами, что явилось серьезным толчком развития представлений о системности, системном подходе.

В рамках классической теории управления выделяется совокупность процессов и структурных элементов обеспечивающих процесс управления. Эта совокупность называют система управления. Функционирование системы управления отождествляется с процессом управления и описывается следующим образом.

Система управления получает:

– информацию Ic о текущем состоянии объекта управления (ОУ);

– информацию Iц о том, в каком состоянии должен находиться ОУ.

Отклонения ОУ от заданного состояния происходят под воздействием внешних возмущений V.

В результате сравнения информации Ic и Iц в управляющем органе (УО) вырабатывается управляющая информация Iу, которая передается на исполнительный орган (ИО).

ИО вырабатывает управляющее воздействие U, которое ликвидирует отклонение состояния ОУ.

Рис 1.3. Управление с точки зрения теории автоматического управления

1.3.2. Организационное управление

С развитием вычислительной техники и математических методов автоматизация распространилась на управление объектами социальной природы.

Управления этого типа принципиально не может быть автоматическими. Объясняется это рядом причин:

· сложность объектов социальной природы не позволяет разработать формальные процедуры вывода параметров управляющего воздействия;

· субъект управления является составным элементом объекта управления;

· исполнительные орган не является техническим устройством, он также является элементом объекта управления;

· социальный объект имеет очень разносторонние связи и отношения, что иногда трудно его выделить из внешней среды, однозначно описать границы объекта и внешней среды;

· время становится во многих случаях основным фактором оценки результатов управляющих воздействий.

Управление объектами социальной природы является автоматизированным.

Автоматизированное управление это процесс, при котором формальные процедуры выполняются людьми с использованием средств вычислительной техники (сбор, хранение, обработка информации, ведение документооборота, вычисления, анализ, моделирование сценариев развития), а принятие решения о способах, форме, динамике поведения выполняется уполномоченными людьми или группами людей. Они при этом самым непосредственным образом участвуют в процессе реализации принятого решения.

Целью автоматизации управления является эффективное использование всех видов «ресурсов». При этом достигается:

Повышение оперативности управления за счёт использования следующих базовых информационных процессов:

· предварительная обработка информации

· передача информации, шифрование и дешифрование информации,

Читайте также:  Классификация систем водяного отопления

· решение логических задач,

· оформление и размножение документов.

Снижение трудовых затрат на выполнение различных вспомогательных процессов. При управлении, трудовые затраты распределяются примерно следующим образом, как показано на рис. 1.4.

Повышение формализованности принимаемых решений. Принятие решений проходит на основе анализа и последующего имитационного моделирования развития ситуации с применением современного математического аппарата.

Эффект от автоматизации управления достигается не за счет уменьшения численности людей в системе управления, а за счет перераспределение специалистов:

· сокращается численность должностных лиц, занятых непосредственно управлением,

· увеличивается инженерный и технический персонал, обслуживающий технические средства.

Эффект автоматизации достигается за счёт своевременности и рациональности принимаемых решений.

Рис. 1.4. Трудовые затраты

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9026 – | 7255 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Автоматическая система –это система,работающая без участия человека.Есть еще ав-томатизированные системы,в которых рутинные процессы(сбор и анализ информации)вы-полняет компьютер, но управляет всей системой человек-оператор, который и принимает реше-ния. Мы будем далее изучать только автоматические системы.

1.3.1. Задачи систем управления

Автоматические системы управления применяются для решения трех типов задач:

стабилизация,то есть поддержание заданного режима работы,который не меняется дли-тельное время (задающий сигнал – постоянная, часто нуль);

программное управление –управление по заранее известной программе(задающий сиг-нал меняется, но заранее известен);

слежение за неизвестным задающим сигналом.

К системам стабилизации относятся, например, авторулевые на кораблях (поддержание задан-ного курса), системы регулирования частоты вращения турбин. Системы программного управ-ления широко используются в бытовой технике, например, в стиральных машинах. Следящие системы служат для усиления и преобразования сигналов, они применяются в приводах и при передаче команд через линии связи, например, через Интернет.

1.3.2. Одномерные и многомерные системы

По количеству входов и выходов бывают

одномерные системы,у которых один вход и один выход(они рассматриваются в так на-зываемой классической теории управления);

многомерные системы,имеющие несколько входов и./или выходов(главный предметизучения современной теории управления).

Мы будем изучать только одномерные системы, где и объект, и регулятор имеют один входной и один выходной сигнал. Например, при управлении кораблем по курсу можно считать, что есть одно управляющее воздействие (поворот руля) и одна регулируемая величина (курс).

Однако, в самом деле это не совсем верно. Дело в том, что при изменении курса меняется также крен и дифферент корабля. В одномерной модели мы пренебрегаем этими изменениями, хотя они могут быть очень существенными. Например, при резком повороте крен может дос-тигнуть недопустимого значения. С другой стороны, для управления можно использовать не только руль, но и различные подруливающие устройства , стабилизаторы качки и т.п., то есть объект имеет несколько входов. Таким образом, реальная система управления курсом – много-мерная.

Исследование многомерных систем – достаточно сложная задача и выходит за рамки это-го пособия. Поэтому в инженерных расчетах стараются иногда упрощенно представить много-мерную систему как несколько одномерных, и довольно часто такой метод приводит к успеху.

1.3.3. Непрерывные и дискретные системы

По характеру сигналов системы могут быть

непрерывными,в которых все сигналы–функции непрерывного времени,определенныена некотором интервале;

дискретными,в которых используются дискретные сигналы(последовательности чи-сел), определенные только в отдельные моменты времени;

непрерывно-дискретными, в которых есть как непрерывные, так и дискретные сигналы. Непрерывные (или аналоговые) системы обычно описываются дифференциальными урав-нениями. Это все системы управления движением, в которых нет компьютеров и других эле-

ментов дискретного действия (микропроцессоров, логических интегральных схем). Микропроцессоры и компьютеры – это дискретные системы, поскольку в них вся инфор-

мация хранится и обрабатывается в дискретной форме. Компьютер не может обрабатывать не-прерывные сигналы, поскольку работает только с последовательностями чисел. Примеры дис-кретных систем можно найти в экономике (период отсчета – квартал или год) и в биологии (мо-дель «хищник-жертва»). Для их описания применяют разностные уравнения.

Существуют также и гибридные непрерывно-дискретные системы, например, компьютер-ные системы управления движущимися объектами (кораблями, самолетами, автомобилями и др.). В них часть элементов описывается дифференциальными уравнениями, а часть – разност-ными. С точки зрения математики это создает большие сложности для их исследования, поэто-му во многих случаях непрерывно-дискретные системы сводят к упрощенным чисто непрерыв-ным или чисто дискретным моделям.

1.3.4. Стационарные и нестационарные системы

Для управления очень важен вопрос о том, изменяются ли характеристики объекта со временем. Системы, в которых все параметры остаются постоянными , называются стационар-ными,что значит«не изменяющиеся во времени».В этом пособии рассматриваются толькостационарные системы.

Читайте также:  Картофель с золотистой корочкой

В практических задачах часто дело обстоит не так радужно. Например, летящая ракета расходует топливо и за счет этого ее масса изменяется. Таким образом, ракета – нестационар-ный объект. Системы, в которых параметры объекта или регулятора изменяются со временем, называются нестационарными. Хотя теория нестационарных систем существует (формулы на-писаны), применить ее на практике не так просто.

1.3.5. Определенность и случайность

Самый простой вариант – считать, что все параметры объекта определены (заданы) точно, так же, как и внешние воздействия. В этом случае мы говорим о детерминированных системах, которые рассматривались в классической теории управления.

Тем не менее, в реальных задачах точных данных у нас нет. Прежде всего, это относится к внешним воздействиям. Например, для исследования качки корабля на первом этапе можно считать, что волна имеет форму синуса известной амплитуды и частоты. Это детерминирован-ная модель. Так ли это на практике? Естественно нет. С помощью такого подхода можно полу-чить только приближенные, грубые результаты.

По современным представлениям форма волны приближенно описывается как сумма си-нусоид, которые имеют случайные, то есть неизвестные заранее, частоты, амплитуды и фазы. Помехи, шум измерений – это тоже случайные сигналы.

Системы, в которых действуют случайные возмущения или параметры объекта могут из-меняться случайным образом, называются стохастическими (вероятностными). Теория стохас-тических систем позволяет получать только вероятностные результаты. Например, нельзя га-рантировать, что отклонение корабля от курса всегда будет составлять не более 2°, но можно попытаться обеспечить такое отклонение с некоторой вероятностью (вероятность 99% означа-ет, что требование будет выполнено в 99 случаях из 100).

1.3.6. Оптимальные системы

Часто требования к системе можно сформулировать в виде задачи оптимизации. В опти-мальных системах регулятор строится так,чтобы обеспечить минимум или максимум какого-токритерия качества. Нужно помнить, что выражение «оптимальная система» не означает, что она действительно идеальная . Все определяется принятым критерием – если он выбран удачно, сис-тема получится хорошая, если нет – то наоборот.

1.3.7. Особые классы систем

Если параметры объекта или возмущений известны неточно или могут изменяться со вре-менем ( в нестационарных системах), применяют адаптивные или самонастраивающиеся регу-ляторы, в которых закон управления меняется при изменении условий. В простейшем случае (когда есть несколько заранее известных режимов работы) происходит простое переключение между несколькими законами управления. Часто в адаптивных системах регулятор оценивает параметры объекта в реальном времени и соответственно изменяет закон управления по задан-ному правилу.

Самонастраивающаяся система, которая пытается настроить регулятор так, чтобы «найти» максимум или минимум какого-то критерия качества, называется экстремальной (от слова экс-тремум,обозначающего максимум или минимум).

Во многих современных бытовых устройствах (например, в стиральных машинах) исполь-зуются нечеткие регуляторы, построенные на принципах нечеткой логики. Этот подход позво-ляет формализовать человеческий способ принятия решения: «если корабль ушел сильно впра-во, руль нужно сильно переложить влево».

Одно из популярных направлений в современной теории – применение достижений ис-кусственного интеллекта для управления техническими системами. Регулятор строится (или только настраивается) на основе нейронной сети, которую предварительно обучает человек-эксперт.

Сущность понятия «система управления»

Специалисты области управления выдвигают различные формулировки термина «система управления». Самой емкой, на наш взгляд, является такая: система управления – это совокупность элементов, которые образуют иерархию контуров циркуляции и преобразования информации при реализации концепции управления, и которая направлена на обеспечение соответствия действий установленному плану организации.

Критерий принадлежности определенной системы к системе управления – это следующее положение: если эта система в организации является неотъемлемой частью, а действиями ее осуществляется управление организацией и задач, отличных от управленческих, она не решает, то ее можно рассматривать как специализированную систему или как систему управления. Иными словами, управление осуществляется только в случае, если реально существует действующая система, решающая управленческие задачи.

В самом общем виде управление – это некоторый тип взаимодействия между участниками, один из которых является субъектом управления, а второй – объектом управления (рис. 1).

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Рис. 1. Субъект и объект управления

В организации субъект управления, или носитель власти – это руководитель, который в силу концепции управления, принятой в организации может делиться ответственностью и полномочиями с нижестоящими по иерархии руководителями.

Что же касается систем управления, то в качестве объектов управления выступают подразделения организации, специалисты, правила организационного функционирования, используемые ресурсы и т. п.

Типы систем управления

Системы управления могут быть двух типов: открытые и закрытые. Ключевое различие между этими видами систем управления заключается в том, что в закрытой системе блок управления – составная часть той системы, которой он управляет, а в открытой – нет.

Читайте также:  Как ставится фильтр грубой очистки

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

В значительной мере эффективность работы открытой системы зависит от тех свойств, которыми управляющее устройство обладает. Если система управляема человеком, ее эффективность определяется человеком. Если на управленческий процесс существенное влияние оказывает ход самой управляемой операции, нежели чем влияние внешней среды, то такая система – закрытая. Для закрытой системы характерно наличие обратной связи. Это значит, что на входе системы измеряются постоянно значения параметра, выбранного как управляемого, а на выходе системы производятся те изменения, цель которых состоит в ликвидации отклонений или ошибок от заданной заранее величины. Но не во всех случаях система в состоянии произвести полную коррекцию. Некоторые информационные потоки, имеющие место в системе управления организацией, имеет вид замкнутого контура.

Принцип обратной связи основывается на обратном воздействии результатов управления системы на процесс самого управления, или использование информации, которая поступает от объекта управления. Обратная связь может быть как внешняя, так и внутренняя, а также положительной и отрицательной. Положительная действие выходного сигнала усиливает – имеет одинаковый знак с ним; отрицательная наоборот входной сигнал ослабляет. Положительная связь положение системы ухудшает. Отрицательная связь способствует восстановлению равновесия при нарушении его воздействиями. Если на выходе системы результат меньше, чем требуется, то блок регулирования дает сигнал, усиливающий интенсивность процесса; если результат эталона больше, то управляющий процесс затормозится.

Открытые и закрытые системы управления классифицируются в зависимости от характера чувствительного элемента или управляющего воздействия, или вместе того и другого. В зависимости от характера управляющего воздействия системы управления бывают:

  • программные или жесткие;
  • регулируемые;
  • саморегулирующиеся;
  • адаптивные.

Программные или жесткие – это те системы управления, в которых действует одна прямая связь между субъектом и объектом управления, посредством которой поступают управляющие воздействия, к исполнению обязательные.

Разновидностями ее являются административно-командные системы. Регулируемая система применяет информацию о реакции объекта на управление, экономические и административные методы управления, интересы людей. Саморегулирующиеся системы управления основаны на регулировании без вмешательства внешних сил. Адаптивные системы управления являются открытыми системами, в которых объект управления подвергается возмущающему воздействию внешней среды и адекватно на них реагирует; субъект управления же находится за пределами объекта или по отношению к нему является вышестоящим.

Также выделяют процессы управления в зависимости от того, в какой системной точке происходит выработка управляющего воздействия. К первой группе относят системы, имеющие или устройства типа «черного ящика», или же людей, которые непосредственно способны в месте возникновения первичной информации ее воспринимать, сравнивать с эталоном и корректировать отклонение. Ко второй группе – системы, где все управление сосредотачивается в центре. При этом по каналам обратной связи информация поступает из периферии в центр, а далее, когда необходимо это, корректирующее воздействие передается к месту выполнения операции.

Параметры системы

Можно выделить следующие ключевые параметры систем:

  • структура;
  • связь;
  • организованность;
  • состояние системы;
  • поведение системы (рис. 2).

Рис. 2. Ключевые параметры системы

Структура системы представляет собой совокупность элементов системы, а также связей между ними, которые определяют ее базовые свойства. Структура в общем виде включает в себя элементы, подсистемы, компоненты.

Организованность – это внутренняя упорядоченность, или согласованность при взаимодействии частей системы, которая проявляется в ограничении разнообразия состояний их системе.

Связь рассматривается как форма ограничений, взаимно накладываемых на поведение частей целого. Но связь тоже отсутствует при отсутствии ограничений.

Состояние системы является известным вектором значений определенных параметров, которые характеризуют систему в некоторый момент времени.

Поведение системы – это совокупность некоторых действий, изменений системы, реакций ее на внешнее воздействие, режимы жизнедеятельности.

Система управления – это неотъемлемая часть организации и одновременно относительно самостоятельная система в совокупности систем, составляющих организацию.

Система управления организацией осуществляет некоторые взаимосвязанные действия по формированию и использованию организационных ресурсов для достижения ею своих целей. Управление является эквивалентом всей деятельности организации по достижению конечной цели, а включает в себя те действия и функции, которые связаны с координацией и установлением внутри организации взаимодействия, с побуждением к осуществлению производственных и других видов деятельности, с целевой ориентацией разных типов деятельности и т.п.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Комментарии запрещены.

Присоединяйся