 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Управление системой
Причиной создания системы является потребность, понимаемая как определяющее условие обеспечения жизнедеятельности (существования) надсистемы. Потребность первична по отношению к цели. Система образуется после того, как выбран вариант удовлетворения потребности, т. е. определена цель.
Целью называется конкретное представление о некоторой модели будущего результата, способного удовлетворить исходную потребность при имеющихся возможностях. Цель выбирается из некоторого множества альтернатив, т.е. цель несет в себе элементы неопределенности.
Причинно-следственная цепочка функционирования системы имеет вид:
потребность®цель®функционирование®результат,
т.е., потребность надсистемы определяет цель системы, цель влияет на процесс функционирования системы, а он, в свою очередь, определяет результат.
Поскольку результат представляет собой, рассматриваемый с позиции цели выходной процесс, то для получения необходимого результата (в соответствии со схемой взаимосвязи процессов) следует хотя бы частично изменить входной процесс.
Управлением называется процесс формирования направленного поведения системы посредством информационных воздействий, вырабатываемых человеком (группой людей) или устройством. Управление осуществляется извне системы в рамках входного процесса. Естественно выделить часть внешней среды, связанной с выработкой управляющих воздействий, и рассматривать ее совместно с исследуемой системой в виде надсистемы, называемой системой с управлением.
Система управления (система с управлением) - это система, состоящая из двух основных взаимодействующих подсистем: управляющей подсистемы (управляющий объект) и управляемой подсистемы (объект управления).
Управляющая подсистема формирует управляющее воздействие u(t).
Управляемая подсистема «испытывает на себе» внешние воздействия и управляющее воздействие.
Подсистемы взаимодействуют между собой:
- связь от управляющей подсистемы к управляемой подсистеме – прямая связь.
- связь от управляемой подсистемы к управляющей подсистеме – обратная связь.
С точки зрения взаимодействия системы с внешней средой: обратная связь соединяет выход с входом и используется для контроля за изменением выхода. Назначение обратной связи – изменение идущего процесса. Иногда в состав системы управления в качестве отдельной подсистемы, обеспечивающей взаимодействие управляющей и управляемой подсистем, включают канал связи. Общая схема системы управления приведена на рис.2.2.
Показателем качества функционирования управляющей подсистемы является эффективность управления системой, понимаемая как мера степени достижения цели функционирования.
Закон управления Fy – правило выработки управляющего воздействия u(t) с учетом особенностей (свойств и возможностей) управляющей системы, текущего состояния системы вплоть до глубины v: Z(t), Z(t-1),…Z(t-v), влияния внешней среды X(t) и предыдущего результата вплоть до глубиныY(t-1), Y(t-2),…Y(t-v).
u(t)= Fu[Y(t-1), Y(t-2),…Y(t-v), Z(t), Z(t-1),…Z(t-v), X(t)]
Сущностью закона управления является оценивание несоответствия выходов системы и модели желаемого результата.
Управление часто носит дискретный по времени характер. В этом случае для описания процесса управления важную роль играет временной интервал между двумя управляющими импульсами, называемый тактом управления.
В рамках системных исследований рассматриваются следующие задачи управления:
1. Задача целеполагания – определение требуемого состояния или поведения системы.
2. Задача стабилизации – удержание системы в существующем состоянии в условиях возмущающих воздействий.
3. Задача выполнения программы – перевод системы в требуемое состояние в условиях, когда значения управляемых изменяются по известным детерминированным законам.
4. Задача слежения – удержание системы на заданной траектории (обеспечение требуемого поведения) в условиях, когда законы изменения управляемых величин неизвестны или изменяются.
5. Задача оптимизации – удержание или перевод системы в состояние с экстремальными значениями характеристик при заданных условиях и ограничениях.
Рассмотреные задачи связаны между собой, и системное исследование может потребовать решения сразу нескольких из этих задач.
Вопросы для повторения
1. Дайте определение понятию «моделирование».
2. Укажите связь понятий «объект» и «модель».
3. Приведите пример нескольких моделей, соответствующих одному объекту.
4. Укажите ситуации, когда целесообразно использовать модельное представление системы в виде множества элементов.
5. Сравните разные виды совокупностей элементов.
6. Укажите ситуации, когда целесообразно использовать структурную модель системы.
7. Назовите основные типы структур.
8. Укажите матричные представления графов, являющихся математическими моделями структур.
9. Укажите ситуации, когда целесообразно использовать функциональную модель системы.
10. Приведите примеры статических и динамических функциональных моделей.
11. Приведите примеры целей систем и связанных с ними потребностей надсистем.
12. Приведите примеры систем управления.
13. Укажите связь между задачей целеполагания и остальными задачами управления.
14. Укажите сходство и различие задачи выполнения программы и задачи слежения.
15. Укажите сходство и различие задачи выполнения программы и задачи оптимизации.
Резюме по теме
В разделе рассмотрены основы теории моделирования систем и теории управления. Проведен анализ особенностей различных типов модельных представлений систем. Даны основные понятия теории управления системами и проанализированы взаимосвязи между этими понятиями. Сформулированы основные задачи управления.
Поиск по сайту: