Современные методы управления
3.3.1. Нелинейное управление. Нелинейное управление – раздел теории управления, изучающий нелинейные системы. Поведение нелинейных систем не может быть описано линейными функциями состояния или линейными дифференциальными уравнениями. Для линейных систем существует мощный и удобный математический аппарат, позволяющий проводить их анализ и синтез, однако все эти методы неприменимы или ограниченно применимы для нелинейных систем. Динамика нелинейных систем описывается нелинейными дифференциальными или разностными уравнениями [9].
3.3.2. Теория катастроф. Теория катастроф – раздел теории управления, изучающий бифуркации с исследованием критических точек (репетиций) потенциальной функции на основе дифференциального счисления и разложения в ряды Тейлора. Философскую основу теории катастроф составляет закон перехода количественных изменений в качественные в переломные моменты времени. При этом математически исследуются процессы, происходящие в момент смены состояний системы (кризиса, катастрофы или катаклизма – см. 2.5.2 и [33]).
3.3.3. Адаптивное управление. Адаптивное управление – совокупность методов теории управления, позволяющих синтезировать системы управления, которые имеют возможность изменять параметры или структуру регулятора в зависимости от изменения параметров объекта управления или внешних возмущений, действующих на объект управления. Подобные системы управления называются адаптивными. Адаптивное управление широко используется во многих приложениях теории управления [9].
|
|
|
3.3.4. Оптимальное управление. Оптимальное управление – это задача проектирования системы, обеспечивающей для заданного объекта управления или процесса закон управления или управляющую последовательность воздействий, обеспечивающих максимум или минимум заданной совокупности критериев качества системы [9].
Суть оптимального управления состоит в том, что формируется модель (некоторая машина, прибор или процесс, снабжённые управляющими механизмами). Манипулирование управляющими механизмами определяет движение объекта. Анализ поведения объекта при том или ином способе управления, позволяет определить закон движения, описывающий динамические свойства рассматриваемого объекта и устанавливающий для каждого избираемого правила манипулирования эволюцию состояния объекта. Возможности управления объектом лимитируются не только ресурсами управления, но и тем, что в процессе движения объект не должен попадать в состояния, физически недоступные или недопустимые с точки зрения конкретных условий его эксплуатации.
Для решения задачи оптимального управления строится математическая модель объекта управления, описывающая его поведение с течением времени под влиянием управляющих воздействий и собственного текущего состояния.
|
|
|
3.3.5. Управление на основе теории игр. Теория игр – математический метод теории управления, изучающий оптимальные стратегии при помощи моделирования игр. Под игрой понимается процесс, в котором участвуют две и более сторон, ведущих борьбу за реализацию своих интересов. Каждая из сторон имеет свою цель и использует некоторую стратегию, которая может вести к выигрышу или проигрышу — в зависимости от поведения других игроков. Теория игр помогает выбрать лучшие стратегии с учётом представлений о других участниках, их ресурсах и их возможных поступках [9].
3.3.6. Интеллектуальное управление. Интеллектуальное управление – методы управления, которые используют различные подходы искусственного интеллекта, такие как искусственные нейронные сети, нечеткая логика, машинное обучение, эволюционные вычисления, генетические алгоритмы и другие методы [9].
Системы управления
Ресурсы, доступные любой системе (энергия, информация, финансы) ограничены. Тем не менее, для функционирования система должна использовать какие-либо ресурсы. В результате объём необходимых для системы ресурсов либо постоянен, либо возрастает, а объём доступных – обычно сокращается. Возникает проблемная ситуация. Кроме того, использование одних и тех же ресурсов различными системами различно. Например, современный автомобиль затрачивает 7 литров бензина для поездки на 100 километров, а устаревший – 15 литров. Чем меньше ресурсов затрачивает система, тем она эффективнее. Следовательно, эффективность – соотношение полученного полезного результата к затраченным ресурсам. Для эффективного распределения принципиально ограниченных ресурсов необходимо управление [15].
|
|
|
Система управления – систематизированный набор средств влияния на подконтрольный объект для достижения определённых целей данным объектом. Объектом системы управления могут быть как технические объекты, так и люди. Объект системы управления может состоять из других объектов, которые могут иметь постоянную структуру взаимосвязей [9].
Системы управления с участием людей как объектов управления зачастую называют системами менеджмента.
Объектом управления может быть любая динамическая система или её модель. Состояние объекта характеризуется некоторыми количественными величинами, изменяющимися во времени, то есть переменными состояния. В естественных процессах в роли таких переменных может выступать температура, плотность определенного вещества в организме, курс ценных бумаг и т.д. Для технических объектов это механические перемещения (угловые или линейные) и их скорость, электрические переменные, температуры и т.д. Анализ и синтез систем управления проводится методами специального раздела математики – теории управления.
|
|
|
Управление можно разделить на два вида:
- стихийное: воздействие происходит в результате взаимодействия субъектов (синергетическое управление);
- сознательное: планомерное воздействия объекта (иерархическое управление).
При иерархическом управлении цель функционирования системы задается её надсистемой.
Системы управления разделяют на два больших класса:
- автоматизированные системы управления (АСУ) – системы управления с участием человека в цикле управления;
- системы автоматического управления (САУ) – системы управления без участия человека в цикле управления.
В зависимости от описания переменных, системы автоматического управления делятся на линейные и нелинейные. К линейным относятся системы, состоящие из элементов описания, которые задаются линейными алгебраическими или дифференциальными уравнениями.
В зависимости от природы управляемых объектов можно выделить биологический, экологический, экономические и технические системы управления. В качестве примеров технического управления можно привести:
- системы дискретного действия или автоматы (торговые, игровые, музыкальные);
- системы стабилизации уровня звука, изображения или магнитной записи или управляемые комплексы летательных аппаратов, включающие в свой состав системы автоматического управления двигателя, рулевыми механизмами, автопилоты и навигационные системы и т.д.
Автоматизированная система управления – совокупность математических методов, технических средств и организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом или процессом в соответствии с заданной целью.
В составе автоматизированных систем управления выделяют:
- основную часть, в которую входят информационное, техническое и математическое обеспечение;
- функциональную часть, к которой относятся взаимосвязанные программы, автоматизирующие конкретные функции управления.
Система управления общественным производством, составная часть управления народным хозяйством, представляет собой совокупность подсистем, отражающих отдельные стороны управления: цели, функции, принципы, методы, органы, кадры, технику и технологию. Предназначена для выработки и осуществления управляющего воздействия на производство в соответствии с объективными законами общественного развития.
Управление в системе – внутренняя функция системы, осуществляемая в системе независимо от того, каким образом, какими элементами системы она должна выполняться (см. рис.30).
Рис.30. Схема управлениясистемой
По способу управления системы делятся на:
- управляемые извне системы (без обратной связи, регулируемые, управляемые структурно, информационно или функционально);
- управляемые изнутри (самоуправляемые или саморегулируемые – программноуправляемые, регулируемые автоматически, адаптируемые – приспосабливаемые с помощью управляемых изменений состояний и самоорганизующиеся – изменяющие во времени и в пространстве свою структуру наиболее оптимально, упорядочивающие свою структуру под воздействием внутренних и внешних факторов);
- с комбинированным управлением (полуавтоматические, автоматические, автоматизированные, организационные).
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 721; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!