17163

Керування системами: введення категорій, терміни, означення

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Лекція 5. Тема. Керування системами: введення категорій терміни означення. План 1.Поняття керування 2.Схема керування 3.Способи керування 4.Завдання керування 5.Використання ЕОМ в процесі керування 1.Поняття керування Керування це такий вхідний впл...

Украинкский

2013-06-29

116 KB

1 чел.

Лекція 5. Тема. Керування системами: введення категорій, терміни, означення.

План

1.Поняття керування

2.Схема керування

3.Способи керування

4.Завдання керування

     5.Використання ЕОМ в процесі керування

1.Поняття керування

Керування- це такий вхідний вплив або сигнал, у результаті якого система поводиться  заданим образом. Звичайне керування спрямоване на те, щоб система перебувала в стаціонарному режимі (рівноважному або періодичному).

Керування – математична теорія керування рухом технічної системи.

Мета керування – створити оптимальне керування, тобто найкращий алгоритм, створений за деяким критерієм якостей.

Критерій якостей – деяка функція ризику, яка в процесі оптимізації повинна бути мінімізована.(екстремальна задача)

Керування розвитком системи - це впливу або сигнали, спрямовані на зміну структури або безлічі станів системи. Наприклад, план реконструкції підприємства. У цьому випадку здійснюється керування поводженням системи, що реалізує розвиток даної системи.

Таким чином, керування завжди має певну мету. Звичайно вона формулюється як обмеження на безліч можливих станів системи, або який-небудь показник системи, якому потрібно підтримувати в заданих межах, або максимізувати. Якщо відомо залежність зазначеного показника від вхідних впливів на систему, або її стану, то він називається цільовою функцією.

Часто ціль не може бути досягнута відразу, а необхідно пройти кілька етапів, на кожному з яких є локальна мета, що не збігається з головною метою. Ці локальні цілі називаються завданнями керування. Приклад: автобус іде по маршруті. Ціль - кінцевий пункт. Завдання - проїхати по даній вулиці. Може виявитися, що напрямок руху по вулиці сильно відрізняється від напрямку на кінцевий пункт.

Для здійснення процесу керування потрібно наявність трьох елементів:

- керований об'єкт;

- орган керування; u

- виконавчий орган.

Орган керування- це система, на вхід якої надходять сигнали про стан керованого об'єкта й середовища, а на виході - сигнал про необхідний у даній ситуації керуванні.

Виконавчий орган- це система, на вхід якої надходить сигнал про необхідне

керування, а на виході виробляється керуючий вплив на керований об'єкт.

Система керування поєднує орган керування й виконавчий орган. Системи керування бувають наступними:

1) ручні - без використання обчислювальної техніки;

2) автоматизовані - використається обчислювальна техніка, що приймає на себе основний потік інформації, однак людина залишається найважливішою ланкою системи керування, функцією якого є прийняття рішень або твердження рішень, вироблених ЕОМ;

3) автоматичні - людина не бере участь у процесі керування й не входить у дану систему керування. Звичайно він здійснює контроль за правильністю функціонування об'єкта керування й втручається тільки при виникненні особливих (наприклад, аварійних) ситуацій. В автоматичних системах керування людина є ланкою іншої системи керування, для якого керованим об'єктом є дана автоматична СК з її керованим нею об'єктом.

2.Схема керування

УО – керований об'єкт;

ОУ - орган керування;

ИО - виконавчий орган;

ИЭ - джерело енергії керуючих впливів; х - керування (вхід УО);

в - вихід УО, що характеризує його стан (результат керування); u - керуючий сигнал;

У - збурювання середовища;

z - інформація, що надходить в ОУ.

Виконавчий орган зображений у вигляді вентиля, що відбиває процес, що відбувається в ньому: малопотужний вплив надає руху  великому потоку енергії, що йде в УО як  керуючий вплив (вимикач, кран і т.п.), Т.е. ОУ сам є виконавчим органом стосовно   ИО.

3.Способи керування

Розрізняють три способи керування, залежно від  того, на підставі якої інформації ОУ формує керуючий сигнал.

1) Керування по відхиленню - використаються відомості про зміни виходу УО, його поводження.

Цей спосіб реалізує замкнута схема керування.

Тут є замкнутий контур в -> u -> х -> в , тому така схема керування називається замкнутої. Зв'язок ОУ -> УО називається прямій, УО -> ОУ - зворотним зв'язком.

Зворотний зв'язок може бути позитивної й негативної. Позитивний зворотний зв'язок така, при якій збільшення в при водить до таких значень х, які тягнуть подальший ріст в, при негативної - ріст у приводить До значень х, що викликають зменшення в.

Приклади позитивного зворотного зв'язка: ланцюгові реакції, вибух, система аварійної сигналізації. У всіх подібних випадках невелике відхилення повинне викликати як можна більше енергійну реакцію керованого об'єкта.

Негативний зворотний зв'язок здійснюється, наприклад, при керуванні запасом товарів на складі: при виникненні істотного відхилення запасу від нормативного вживають заходи щодо усунення цього відхилення - завезення товарів, або реалізація надлишку.

2) Керування по збурюванню або навантаженню - використаються відомості про  впливи, що обурюють, на керований об'єкт із боку навколишнього середовища. Цей спосіб керування реалізує разомкнутаясхема керування.

3) Комбіноване керування є сполученням двох попередніх способів керування.

Замкнута система керування дозволяє швидко реагувати на небажані відхилення в поводженні об'єкта, з метою усунути ці відхилення. Однак вона не стежить за причинами, що викликали відхилення. У результаті об'єкт може вийти з-під контролю, а керування тільки сповільнить його небажане поводження. Приклад: лікування рака аспірином. Замкнута система по)Щерживает рівновага, вона забезпечує досягнення мети керування, що коли обурюють впливів багато й не всі вони можуть бути обмірювані, а також коли заздалегідь не відомий вплив збурювань на керовані величини.

Розімкнута система керування враховує причини (збурювання середовища), які викликають те або інше поводження об'єкта. Вона дозволяє лікувати з, а не симптоми. Однак результат керування про є повільно, може виявитися, що об'єкт уже прийшов у потрібний стан, однак тривають керуючі впливи, які виводять його із цього стану. .

Комбінована СУ дозволяє з облік довгостроково діючих, запізнілих по своїй дії причин (збурювання середовища) і фактичних результатів керування (поводження об'єкта). Спочатку відбувається грубе настроювання об'єкта на умови його роботи, потім точне регулювання відповідно до  фактичного поводження об'єкта.

4. Завдання керування

Є чотири основних завдання керування:

1) стабілізація;

2) програмне керування;

3) спостереження;

4) оптимальне керування.

Стабілізація системи - це підтримка її вихідних показників поблизу заданих значень уо.

Приклади

1) Система керування організму - підтримка температури тіла, тиску крові й т.п.

2) електропостачання - стабілізація напруги й частоти струму.

3) керування народногосподарським комплексом - підтримка стабільних значень основних макроекономічних показників.

Програмне керування - підтримка вихідних показників поблизу заданих значень уо, що залежать від часу заданим образом. Схема - та ж, із заміною уо на y(t).

Приклади:

1) висновок ракети на супутникову орбіту, причому найкраща траєкторія YO(t) заздалегідь відома -

розрахована, виходячи із властивостей земної атмосфери й тяжіння;

2) верстат із числовим програмним керуванням;

3) програма "500 днів".

4) федеральні й регіональні цільові програми соціально-економічного розвитку

Спостереження - забезпечення як можна більше точної відповідності між станом або поводженням керованого об'єкта й станом або поводженням якого-небудь іншого об'єкта, якими управляти неможливо. Він розглядається як складова частина середовища.

 

Приклади:

1) керування виробництвом товару залежно від  некерованого попиту;

2) ритм і глибина подиху, частота пульсу залежно від  фізичного навантаження;

3) зенітна ракета й літак супротивника;

4) антена радіолокатора й літак;

5) робототехническая система "око-рука".

При оптимальному керуванні потрібно щонайкраще  виконати завдання, що коштує перед об'єктом, при заданих умовах і обмеженнях.

Приклади цільових функцій: швидкодія, к.п.д., прибуток, витрата сировини й напівфабрикатів у технологічному процесі.

5.Використання ЕОМ в процесі керування

Спочатку обчисельні засоби використалися як допоміжні, для виконання окремих, найбільш трудомістких операцій обробки даннях. Основний потік інформації про стан керованого об'єкта й управляючих впливах проходив через апарат керування, що складає з людей:

Потім, у процесі вдосконалювання обчислювальної техніки, остання стала розглядатися переважно як засіб обробки більших обсягів інформації, ЕОМ тепер варто використати для сприйняття й глибокої переробки інформації, що надходить із керованого об'єкта.

На жаль, багато систем керування формуються по першому способі. Вони створюють набагато більше проблем, чим вирішують. Не вивільняють управлінський персонал і не полегшують його роботу, а навпаки - вимагають додаткового персоналу й ресурсів. Потрібно щоб ЕОМ складалася при людині, а не людина при ЕОМ. Але це вимагає корінної перебудови методів керування, навичок, наявного документообігу.

Потрібно домогтися того, щоб керівник одержував саме ту інформацію, що йому потрібна для прийняття рішень. Наприклад, директор не повинен знати, які вагони не надійшли, який вантаж перебуває в кожному вагоні, йому потрібно знати по яким випускати изделиям, що, є недопоставка сировини. Якщо ж директор не погоджується відмовитися від зайвої інформації, значить він у своїй діяльності підмінює начальника відділу постачання, не вміє правильно керувати. ЕОМ бере на себе інформаційні входи СУ, рятує від них людини. Часто намагаються й ЕОМ позбавити від зайвої інформації - для цього ставлять у пунктах збору даних мікро й міні- ЕОМ, які здійснюють первинну обробку даних перед відправленням у більшу ЕОМ.

Контрольні питання

1.Поняття керування

2.Схема керування

3.Способи керування

4.Завдання керування

     5.Використання ЕОМ в процесі керування

Список літератури.

1. Іванов А.А. Теория автоматического управления и регулирования. М.: издательство «Недра», 1970, с. 252.

2. Я.З. Цыпкин «Основы теории автоматических систем». М.: «Наука», 1977, с. 560.

3. Фельдбаум А.А., Теоретические основы связи и управления. М.: «Наука», 1963, с. 240.

4. Понтрягин А.С., Математическая теория оптимальных процессов. М.: «Наука», 1961, с. 320.

5. Зубов В.И. Лекции по теории управления. М.: «Наука», 1975, с. 345.

6. Перегудовидр Ф.И. Информационные системы для руководителей. М.: Финансы и статистика, 1992, с. 168.

x

ИО

u

z

ИЕ

УО

ОУ

ИЕ

УО

у

х

В

у

u

u

у

В

х

у

УО

ИЕ

ОУ

u

у

В

х

у

УО

ИЕ

ОУ

u

у

В

х

у

УО

ИЕ

У0

У0

u

у

В

х

у

УО

ИЕ

У0

u

у

В

х

у

УО

ИЕ

Людина

ЕОМ

Людина

У0

u

у

В

х

у

УО

ИЕ

ЕОМ

Інформаційний вихід ЕОМ

u


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10967. Интервалное оценивание 150.45 KB
  Интервалное оценивание Ранее мы обсудили использование выборочных значений в качестве оценок параметров случайных величин. Однако такие процедуры дают только точечные оценки интересующих нас параметров и не позволяют судить о степени близости выборочных значений к о...
10968. Интервальная оценка выборочной дисперсии 71.39 KB
  Интервальная оценка выборочной дисперсии Доверительный интервал для оценки дисперсии по выборочной дисперсии для СВ строится аналогичным образом. Естественно что в качестве математического ожидания и дисперсии гауссовой СВ мы возьмем их несмещённые и эффективные о
10969. Статистические критерии Что такое критерий значимости? 236.79 KB
  Статистические критерии Что такое критерий значимости Прежде чем перейти к рассмотрению понятия статистической гипотезы сформулируем так называемый принцип практической уверенности лежащий в основе применения выводов и рекомендаций полученных с помощью теории ...
10970. Различие между двумя выборочными средними 173.29 KB
  Различие между двумя выборочными средними Пусть дана выборка из значений нормально распределённой СВ и значений нормально распределенной СВ причем Необходимо проверить гипотезу против гипотезы . Заметим что дисперсии и нам известны. Кроме того предположени...
10971. Непараметрические гипотезы. Критерий согласия хи-квадрат 455.84 KB
  Непараметрические гипотезы Критерий согласия хиквадрат Одной из важнейших задач математической статистики является установление теоретического закона распределения случайной величины характеризующего изучаемый признак по опытному эмпирическому распределению...
10972. Критерий Колмогорова-Смирнова. Проверка гипотезы об однородности выборок 122.84 KB
  Критерий КолмогороваСмирнова. Проверка гипотезы об однородности выборок Гипотезы об однородности выборок это гипотезы о том что рассматриваемые выборки извлечены из одной и той же генеральной совокупности. Пусть имеются две независимые выборки произведенные из ...
10973. Линейный корреляционный анализ 175.39 KB
  Линейный корреляционный анализ Исключительный интерес для широкого класса задач представляет обнаружение взаимных связей между двумя и более случайными величинами. Например существует ли связь между курением и ожидаемой продолжительностью жизни между умственными
10974. Линейный корреляционный анализ. Коэффициент ранговой корреляции спирмена 79.27 KB
  Линейный корреляционный анализ ПРОДОЛЖЕНИЕ Пример 1.Коэффициент ранговой корреляции спирмена По двум дисциплинам А и В тестировались 10 студентов. На основе набранных баллов вычислены соответствующие ранги. Необходимо вычислить ранговый коэффициент Спирмена и пров...
10975. Анализ точности определения оценок коэффициентов регрессии 69.28 KB
  Анализ точности определения оценок коэффициентов регрессии В силу случайного отбора элементов данных в выборку случайными являются также оценки и коэффициентов и теоретического уравнения регрессии. Их математические ожидания при выполнении предпосылок об отклон