Понятие управления. Принципы управления
Под управлением понимается целенаправленное воздействие управляющей подсистемы на управляемую подсистему (объект управления). Процессом управления называется пара управляющее воздействие (управление) и движение (процесс изменения состояния). Задача управления, рассматриваемая в широком плане, охватывает большой круг проблем структурного, информационного, эвристического и алгоритмического характера, как правило, увязываемых с определенной целью управления. Как следует из определения, в структуре системы, в которой имеет место процесс управления, прежде всего, следует различать управляемую и управляющую подсистемы. Каждая из этих подсистем может принадлежать к классу технических систем или организационных систем или к различным классам (например, человеко-машинные системы управления).
Управляющая подсистема в случаях, когда в явном виде осуществляется определение состояния по данным измерений, может быть разделена на подсистему наблюдения (измерения) и собственно систему управления, формирующую управляющее воздействие.
Если от управляемой подсистемы систематически поступает информация к управляющей подсистеме о результатах управления, то говорят, что в системе существует обратная связь, через которую замыкается контур управления. Сложные системы характеризуются со структурной точки зрения наличием нескольких контуров, а сверхсложные (большие) – нескольких уровней (иерархий) управления.
|
|
|
Принципы управления отражают основные идеи, положенные в основу различных видов управления. Принцип программного управления выражается в формировании управляющего воздействия на некотором отрезке времени в функции от времени и известного начального состояния системы. Принцип управления с обратной связью предполагает построение управления в функции от текущих значений выходов систем или от оценок состояния, определяемых по этим значениям. Принцип управления по возмущениям состоит в создании условий для компенсации действия на систему тех или иных возмущений на основе их измерения. Важнейшее место среди перечисленных принципов занимает принцип управления с обратной связью. Существует несколько вариантов применения этого принципа. Следует различать управление с обратной связью по выходу и управление по состоянию. Наиболее распространенным случаем управления по выходу является регулирование [I],
Регулирование по отклонению – такой простейший вид управления, при котором управляющее воздействие вырабатывается на основе определения рассогласования между некоторым задающим желаемое поведение выхода входным сигналом и сигналом на выходе системы. В случае постоянства задающего воздействия система управления называется стабилизирующей, а в случае переменности этого воздействия – следящей.
|
|
|
Другой вид управления по выходу характеризуется направленностью подбора управляющего воздействия" на достижения экстремума (максимума или минимума) некоторой выходной величины.
Наиболее широкие возможности для реализации сложных видов управления с обратной связью, в частности оптимального управления, создаются в случаях, если при формировании управляющего воздействия используются оценки состояния. Однако реализация последнего вида управления связана со значительным усложнением подсистемы управления.
Принцип управления по возмущениям нашел меньшее применение, чем другие принципы, и иногда используется в сочетании с ними. Один из вариантов принципа управления по возмущениям состоит в создании структур, обеспечивающих частичную или полную инвариантность к тем или иным возмущениям.
Остановимся несколько на свойствах систем и дадим определения [1,2] с содержательной точки зрения. Основным определяющим свойством системы является ее целостность, которая проявляется, с одной стороны, во взаимосвязи между элементами систем – связанности, с другой – в возникновении в системе новых свойств, которыми элементы системы не обладают. Членимость – это свойство системы делиться на подсистемы (элементы) и в то же время выступать в качестве подсистемы (элемента) некоторой другой системы [4, 6]. Чувствительность в широком смысле – свойство реакций состояния и выхода (выходов) системы на изменения ее параметров, начального состояния, а также на возмущающие и управляющие воздействия. Чувствителъностью в узком смысле называется параметрическая чувствительность, т.е. свойство системы изменять свое состояние в результате малых изменений ее параметров [1,4]. Параметрическая чувствительность в количественном отношении характеризуется матрицей чувствительсти, число строк равно числу компонент состояния, а число столбцов соответствует числу параметров. Каждый элемент этой матрицы характеризует интенсивность изменения определенной компонента состояния под воздействием изменения некоторого параметра.
|
|
|
Инвариантность – независимость компонент состояния или выходов от тех или иных возмущений на выходных полюсах или изменений параметров системы. Инвариантность может трактоваться как нулевая в широком смысле чувствительность (малая чувствительность) по отношению к тем или иным внешним возмущающим воздействиям или параметрам. Параметрическая инвариантность в малом легко исследуется на основе матрицы чувствительности.
|
|
|
Устойчивостью системы называется свойство системы сохранять состояние равновесия или некоторого движения при воздействии на нее факторов, вызывающих определенные начальные отклонения состояния. A. M. Ляпуновым [1, 4] и его последователями предложено большое количество методов исследования устойчивости систем. В основу теории стохастической устойчивости положено предположение о марковских свойствах процесса изменения состояния системы [4, 5].
Наблюдаемость (идентифицируемость) состояний – свойство, характери-зующее принципиальную возможность определения начального (наб-людаемость) или текущего (идентифицируемость) состояния системы по данным, снимаемым с входных и выходных полюсов [1, 4]. Свойство наблюдаемость связано с реакцией выхода системы на изменение ее состояния. Однако наличие даже интенсивной реакции еще не гарантирует наблюдаемость. Последняя имеет место лишь в том случае, если существует единственность решения задачи определения состояния по данным наблюдений этой реакции. Если единственность существует во всем пространстве состояний, то система называется полностью наблюдаемой в пространстве состояний.
Управляемость (достижимость) – принципиальная возможность перевода системы из состояний, принадлежащих некоторому множеству, в другие-состояния, принадлежащие этому же или другому множеству, с помощью управляющего воздействия, выбранного из класса допустимых управлений [1, 43]. Так как любое состояние всегда можно принять в качестве нулевого, то обычно рассматривают возможности перевода системы из произвольного состояния в начало координат или из начала координат в различные состояния. Если этот перевод оказывается возможным во всем пространстве состояний, то система называется полностью управляемой.
Идентифицируемость – это принципиальная возможность определения типовых характеристик, параметров или структуры системы по данным, снимаемым с ее выходных и входных полюсов. Система является полностью параметрически идентифицируемой, если все неизвестные ее параметры могут быть определены по данным измерений выходов при известных входах или при включении неизвестных параметров входных воздействий в число определяемых параметров.
Свойства наблюдаемости, управляемости, идентифицируемости имеют потенциальный характер. Последнее означает, что их наличие у абстрактной модели лишь определяет принципиальную возможность решения задач наблюдения, управления, идентификации в реальной системе, является необходимым условием решения этих задач, но не предопределяет их действительное решение.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ МНОЖЕСТВ
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 298; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!