Кибернетические принципы в системах управления.
Решение задачи управления сводится к созданию управляющей системы. При создании системы используют ряд кибернетических принципов:
· Принцип обратной связи.
Имеется управляющая система с обратной связью, которая следит за изменением выходного управляемого параметра Y. Предположим, что Y зависит от нескольких входных величин (х1 , х2 , . . ., хi , . . ., хm ) и что среди хi имеются случайные величины, не поддающиеся контролю. Оказывается, что для управления параметром Y нет необходимости воздействовать на каждое хi [14]. Для решения задачи достаточно найти главный фактор и воздействовать только на него. Это и есть принцип управления воздействием на главный фактор.
При разработке управляющих систем большое значение имеет также сформулированный У. Эшби закон необходимого разнообразия [7, с. 293]. Дело в том, что при целенаправленном управлении происходит уменьшение разнообразия системы. В идеальном случае управляющая система должна исключить из множества всех состояний управляемой системы такие состояния, которые не являются оптимальными с точки зрения цели управления. Для этого управляющая система должна обладать разнообразием не меньшим, чем объект управления. Если разнообразие управляющей системы меньше, чем управляемой, то, как отмечает Вир [1], она вообще не сможет правильно работать.
Чтобы улучшить качество управления, нужно повысить разнообразие управляющей системы (если рассматривать управление как информационный процесс, то такое утверждение эквивалентно требованию увеличения пропускной способности управляющего устройства как канала связи).
· Принцип структуризации системы.
Разбиение системы на подсистемы- структуризация системы приводит к увеличению ее разнообразия. Этот принцип, развитый У.Р.Эшби [7, 15] и Г.Клаусом [14], представляет значительный интерес для практики и использован, например, при конструкции устройств типа лунохода. Если бы конструкторы спроектировали ходовую часть лунохода как у обычного автомобиля, то система управления не справилась бы с разнообразием лунного рельефа.
Если система разбита на подсистемы, не взаимодействующие между собой, то общее разнообразие системы равно произведению разнообразий подсистем.
Пример. Пусть система, разбита на две подсистемы, состояния первой из которых обозначим через аi , а состояния второй- через бi. Тогда любое состояние системы можно определить, задав два числа аi и бi (i=1,2,..., n; j=1,2,..., t). Таких различных пар будет (n * t). Если между подсистемами имеется взаимодействие, то общее разнообразие системы будет меньше, чем произведение разнообразий. Это уменьшение будет тем больше, чем больше взаимодействие подсистем.
Процесс структуризации следует понимать не только как конструирование управляющей системы в виде отдельных подсистем. Этот процесс также осуществляется, например, тогда когда человек управляет каким-либо агрегатом.
Для управления объектом, стремятся разделить характеризующие объект переменные на независимые комплексы, а регулятор - на отдельные подсистемы с целью последовательного приспособления подсистем к возникающим ситуациям и нахождения нужных управляющих воздействий.
· Принцип иерархии управления.
Когда разбивают управляющую систему на подсистемы, стараются соблюсти принцип иерархии управления, состоящий в том, что управляющая система разбивается на подсистемы, принадлежащие разным уровням управления. Информация о возмущающих воздействиях поступает в первую очередь подсистемам первого уровня. Если эти подсистемы справляются с возмущениями и выдают нужные управляющие воздействия, то информация о возмущениях не идет дальше этого уровня. Если возмущающие воздействия более сложные, то требуется вмешательство в процесс управления подсистем более высокого уровня.
Этот принцип характерен для живых организмов. Известны реакции живого организма связанные с защитой организма от опасности. Эти реакции организма осуществляются еще до того, как человек сумел сообразить, к каким последствиям может привести возникшая ситуация. Известен «автоматизм» действий операторов, управляющих установками. Т.е. живым организмам присуще как наличие автономных механизмов управления нижних уровней, так и механизмов управления более высоких уровней. Принцип иерархии управления используется и при создании производственных систем управления, где можно различать следующие уровни управления: участок- цех- группа цехов - завод- комбинат.
Контрольные вопросы:
1. Классификация систем с позиций моделирования.
2. Понятия детерминированной и вероятностной систем.
3. Какую систему называют целесообразной.
4. Почему процесс управления считают информационным процессом.
5. Понятие управляющей системы.
6. Сущность принципа обратной связи.
Кибернетические принципы управления
Лекция №3. Общие вопросы моделирования.
Дата добавления: 2015-10-05; просмотров: 1623;