Управление


  1. Понятие об управлении. Основные принципы управления


В окружающем нас мире повсюду протекают различные процессы управления. В частности, человек в своей практической деятельности постоянно использует различные физические явления, законы природы для достижения определенных целей. При этом он в известной мере управляет силами природы, заставляя их работать в необходимом направлении. Особенно ярко это выражается с появлением техники. Человек управляет различными средствами транспорта, машинами в различных отраслях промышленности, химическими реакциями и различными другими процессами. Процессы управления протекают также в других областях деятельности человека. Так, полководец во время войны управляет боевыми действиями состоящих в его распоряжении войск и боевой техники. Процессы управления непрерывно протекают и в живой природе. В результате этих процессов в живом организме поддерживается практически постоянным ритм сердца и дыхания, температура тела и вообще обеспечивается функционирование всех органов и жизнедеятельность всего организма.

Управление представляет собой такую организацию того или иного процесса, которая обеспечивает достижение определенных целей.

Бурное развитие автоматики, электроники и вычислительной техники в послевоенный период привело к внедрению автоматики буквально во все области деятельности человека. Автоматика и автоматизация становятся главным направлением развития всей техники. Совершается переход от автоматизации отдельных простейших производственных операций к комплексной автоматизации средств производства и производственных процессов. Появляются различные автоматические производственные линии и даже целые автоматические заводы. Решающую роль в развитии автоматики сыграло появление математических машин. Если в прошлом машины предназначались для освобождения человека от тяжелого физического труда, то сейчас наступила эпоха создания машин принципиально нового типа, выполняющих некоторые функции человеческого мозга, в частности осуществляющих управление различными сложными процессами. Роль человека при этом сводится к организации работы автоматических систем и средств вычислительной техники, такому их проектированию, соединению и использованию, которое обеспечивает получение необходимых результатов с наименьшими затратами. Для этого необходима наука о процессах управления и их общих закономерностях, т. е. теория управления.

Чтобы понять основные принципы управления, рассмотрим, например, процесс управления автомобилем. Сидя за рулем, водитель видит перед собой дорогу и находящиеся на ней предметы, наблюдает, куда идет машина, и на основании этого принимает решение, надо ли изменить направление движения машины и если надо, то куда и насколько следует повернуть руль. Анализируя этот процесс, мы видим в нем следующие основные элементы. Во-первых, получение информации о направлении, в котором должна идти машина, т. е. информации о задаче управления. Эту информацию водитель получает при помощи зрения. Во-вторых, получение информации о результатах управления. Водителю недостаточно видеть перед собой дорогу, он должен видеть, куда идет машина. Эту информацию он также получает с помощью зрения. В-третьих, анализ полученной информации и принятие на основе этого анализа решения о необходимых управляющих действиях. Наконец, в-четвертых, исполнение принятого решения. Эти четыре элемента составляют основу всякого управления. Если исключить хотя бы один из них, то управление автомобилем станет невозможным. Например, если завязать водителю глаза или вывести из строя его мозг или руки, то управление станет невозможным.

Рассмотренный пример показывает, что в общем случае процесс управления состоит из следующих четырех элементов: получение информации о задачах управления, получение информации о результатах управления, т. е. о поведении объекта управления, анализ полученной информации и выработка решения и исполнение решения, т. е. осуществление управляющих действий. В соответствии с этим для организации процесса управления необходимо иметь источники информации о задачах управления и результатах управления, устройства для анализа получаемой информации и выработки решения и исполнительные устройства, осуществляющие, управление объектом.

Из приведенного анализа процесса управления следует, что в организации процесса управления большую, а во многих случаях и решающую роль играет получение информации о результатах управления. При наличии этой информации решение об управляющих действиях существенно зависит от результатов управления. Иными словами, первичный элемент управляющее действие зависит от вторичного элемента вызываемого управляющим действием поведения объекта управления. Получается как бы замкнутый круг: причина, вызывающая изменение состояния объекта управления, ставится в зависимость от того, какой результат она вызывает. Такая связь причины и следствия называется обратной связью. Принцип управления с использованием информации о результатах управления называется принципом обратной связи.

Т. о., кардинальным в процессах управления является принцип обратной связи. Сущность его заключается в том, что для достижения цели управления, поставленной перед процессом, объектом или системой, необходимо не только формирование управляющих воздействий, но и получение достоверной информации о протекании процесса на выходе САУ.

Принцип обратной связи лежит в основе подавляющего большинства процессов управления. В частности, принцип обратной связи лежит в основе почти всей деятельности человека. Так, например, если человек протягивает руку, чтобы взять какой-либо предмет, то он смотрит на предмет и подсознательно непрерывно управляет движением руки, исправляя ошибки направления движения руки к предмету. Чтобы убедиться в этом, достаточно исключить получение информации о результатах управления, завязав человеку глаза, и наблюдать движение его руки при попытке взять предмет.

Однако в некоторых отдельных случаях принцип обратной связи использовать не удается из-за практической невозможности получить информацию о результатах управления. В таких случаях управление сложными процессами становится невозможным. Например, управление автомобилем при отсутствии – информации о том, куда он движется, совершенно невозможно. Однако в некоторых случаях закон изменения состояния объекта управления во времени заранее известен и практически не зависит от результатов управления, а зависит только от управляющих действий. Так, например, при автоматическом управлении токарным станком, изготовляющим детали одного определенного образца, чрезвычайно трудно организовать измерение деталей в процессе обточки, т. е. получение информации о результатах управления. Вследствие этого практически невозможно управлять движением резца с учетом результатов этого управления, т. е. с использованием принципа обратной связи. Однако закон изменения положения резца во времени в процессе обработки различных деталей весьма мало зависит от разброса параметров отдельных заготовок и является практически одним и тем же для всех деталей. Поэтому в данном случае можно задать положение резца как определенную функцию времени и осуществить автоматическое перемещение его по этому закону.

Управление, обеспечивающее заданный закон изменения состояния объекта управления во времени, независимо от результатов управления, называется программным управлением или управлением по разомкнутому циклу. Закон изменения состояния объекта управления во времени при этом называется программой управления. В отличие от управления по разомкнутому циклу, управление с использованием принципа обратной связи называется часто управлением по замкнутому циклу. Область применения программного управления в чистом виде ограничена в основном промышленными автоматами (автоматическими станками). Значительно более широкое распространение нашло такое программное управление, при котором сама программа изменения состояния объекта управления осуществляется с помощью обратной связи. В таких случаях программа управления служит информацией о задачах управления, а состояние объекта управления определяется с помощью измерителей, которые дают информацию о результатах управления и тем самым осуществляют обратную связь. В подобных случаях управление по существу не является программным, а представляет собой управление с обратной связью. Так, например, при управлении ракетой сразу после пуска часто задается определенная программа изменения угла наклона ее продольной оси к горизонту с течением времени. Истинный угол наклона оси ракеты к горизонту измеряется и сравнивается с программным, и на основе этого сравнения вырабатывается сигнал управления. Таким образом, принцип обратной связи является основным принципом управления.

Совокупность всех устройств, обеспечивающих управление каким-либо объектом, называется системой управления. Изложенное показывает, что всякая система управления должна содержать источники информации о задачах управления и результатах управления, устройства, анализирующие информацию и вырабатывающие решение об управляющих действиях, и исполнительные устройства. Некоторыми из этих элементов или всеми сразу, может, в частности, служить человек. Например, водитель автомобиля выполняет сразу функции всех перечисленных элементов. В таких случаях система управления включает человека и не является автоматической.


Случайные файлы

Файл
180314.rtf
118909.rtf
71389-1.rtf
9305-1.rtf
93835.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.