Понятие управляемой системы. Ее структура с информационной точки зрения.
Управление - такая организация изучаемого процесса на основе имеющейся информации, которая направлена на достижение определённых целей, т.е. целенаправленное воздействие на объект или процесс.
Система, в которой протекают процессы управления, наз-ся управляемой системой.
Объект управления (ОУ) или протекаемый в нём процесс характеризуются входными (управляющими) и выходными (управляемыми) координатами.
Управляемые координаты (вектор Y) – выходные координаты, значения которых должны изменяться в желаемом направлении в соответствии с целью управления.
Управляющие координаты (вектор U) – путем их изменения достигаются изменения значений управляемых координат в желаемом направлении.
С информационной точки зрения процесс управления состоит из следующих этапов (подпроцессов):
· I - получение информации о задачах и целях управления (функция планирования);
· II - получение информации о результатах управления, т. е. о состоянии ОУ на данный момент (функция учета);
· III – анализ, процесс сопоставления (сравнения) инф-ии о фактическом состоянии ОУ с инф-ей о желаемом его состоянии. Рез-т соспоставления – вычисл отклонения (t)= Y°(t) - Y(t) и выявление причин этого отклонения;
· IV - принятие решений – процесс формирования решений на основе выявления причин отклонения движения системы от желаемой траектории имеющ. ресурсов
· V – исполнение принятого решения, т.е. формирование набора действий по реализ. принятого решения.
Каждому из указанных процессов соответствует своя система, которая может иметь различную физическую природу. Например, если ОУ является техническим объектом, то I - формирователь программы управления; II - информационно-измерительная система (система датчиков и преобразователей); III - управляющее устройство в виде вычислительной системы (спецмикропроцессора), выдающей сигнал управления, IV - исполнительная система (система приводов: гидро-, электро-, пневмо-), перемещающая регулирующий орган.
Если ОУ - производство, то I - планирование производства, II – учет текущего состояния производства, III - оценка отклонения от выполнения плана, IV - принятие решений по ликвидации этих отклонений (например, за счёт перераспределения ресурсов) и исполнение управленческого решения (доставка ресурсов на рабочие места) людьми.
Главная цель управления состоит в том, что в каждый момент времени вектор выходных координат x(t) был бы равен заданному вектору x°(t), т.е. x(t) = x°(t).
Главная проблема управления - как своевременно и с высокой точностью достичь цели управления с заданной точностью и за заданное время. Эта задача решается с использованием принципов управления.
Принцип компенсации возмущения (принцип инвариантности)
Принцип компенсации: параллельно первому (естественному) каналу распространения возмущения формируют второй (искусственный) канал, содержащий датчик Д, устройство управления УУ2, исполнительный механизм ИМ, объект управления ОУ и формирующий дополнительный сигнал управления +DU, который вызывает дополнительное перемещение Dxu(Dt) регулируемой координаты, равное по величине и противоположное по знаку дополнительному перемещению Dхf(t) координаты x(t), вызванному действием возмущения f1(t): Dxf(t)=-Dxu(t).
Тогда говорят, что координата x(t) инвариантна (независима) по отношению к возмущению f1(t).
Недостаток: не представляется возможным скомпенсировать действие тех возмущений, измерение которых либо невозможно выполнить, либо требует больших затрат.
Достоинство: нет необходимости решать проблему устойчивости и точности.
Этому принципу соответствует принцип двухканальности академика Б.Н.Петрова: для обеспечения инвариантности координаты X по отношению к возмущению f(t) должно быть по крайней мере два канала распространения возмущений. Вывод: в системе с отрицательной обратной связью достичь абсолютной инвариантности принципиально невозможно.