ПЗ (1228604), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Всякое управление имеет экстремальный характер, при­чем экстремальность управления имеет двоякую природу.

Во-первых, сама цель управления может быть экстре­мальной. Это означает, что задачей управления является достижение экстремума некоторого функционала или функции, которые определены на состояниях объекта. То есть объект нужно привести в такое состояние, в котором этот функционал достигает экстремального значения (на­пример, настроить приемник на максимальную громкость станции и т. д.).

Так же существует не экстремальные цели – цели стабилизации (были реализованы раньше силу своей простоты).

Но всё же это управление должно быть экстремальным с точки зрения эффективности (например, максимизировать надежность функционирования систем, минимизировать ошибки и т.д.).

Во-вторых, экстремальность управления связана с экстремальностью самого процесса управления, т. е. процесс управления должен быть оптимален в каком-то опре­деленном смысле. Это означает, что к основной цели уп­равления (выполнить комплекс заданных условий в объек­те) добавляется дополнительная экстремальная цель – добиться этого наилучшим образом (например, быстрее всего, надежнее и т. д.). Это – обычная экстремальная цель, но поставленная на другом иерархическом уровне управления.

Рисунок 3.2 – Блок-схема иерархической системы управления

Здесь хорошо видно, что органами управления, на которые воздействует 2-й уровень, являются, прежде всего, цель и алгоритм 1-го уровня. Так происходит коррек­ция цели и алгоритма, что позволяет сделать эффектив­ность управления 1-го уровня максимальной. Кроме того, 2-й уровень может воздействовать непосредственно на 1-й с той же целью максимизации эффективности его функ­ционирования (например, оптимизируя процесс сбора и обработки информации).

3.1.3 Структура управления

Простой алгоритм управления можно изобразить как замкнутый, циклический процесс последовательного обращения к двум операторам – идентификации и принятии решения.

Рисунок 3.3 – Блок-схема алгоритма управления

Оператор идентификации – выполняет задачи сбора и обработки информации о поведении объекта управления.

В процессе идентификации по каналу S поступает информация о реакции объекта на управление U и эксперимент U’.

Возможность экспериментирования с объектом с целью получения необходимой информации (заметим, что в системе управления U и U’совмещены в один канал управления, а их разделение на рисунок 3.3 имеет временной характер).

Различие между U и U’ можно проиллюстрировать на следующем примере. Пусть необходимо перевести объект в состояние Y*, причем оператор объекта F изве­стен с точностью до параметров А – (а_х, . . ., a_h), то есть

. (3.1)

где Y – начальное состояние объекта;

F – оператор объекта;

X – вход объекта;

U – управление, приводящее объект в состояние Y;

A – параметры исследуемого объекта.

Очевидно, что прежде, чем определять управление U*, переводящее объект в искомое состояние Y*, необходимо идентифицировать параметры А, а уж затем решать задачу синтеза управления, т. е. опреде­ления U* из уравнения

. (3.2)

где – начальное состояние объекта;

– управление, приводящее объект в искомое состояние .

Единственным источником информации о значении А является эксперимент с объектом. Этот эксперимент может быть двояким. Если вход объекта X изменяется интенсивно, то необходимую информацию можно полу­чить, пассивно наблюдая поведение объекта. Для этого достаточно решить систему уравнений относительно А

; . (3.3)

(Если, разумеется, структура F позво­ляет сделать это. Например, в случае ни­какое изменение х не даст возможности идентифицировать неизвестный параметр а). В случае, когда вариация входа X не дает возможности идентифицировать А, необ­ходимо обратиться к активному эксперименту. Для этого достаточно управление U поварьировать на несколь­ких уровнях . Полученная инфор­мация на выходе объекта позволяет выписать систему уравнений для определения А

; . (3.4)

Вариации управления, производимые с целью идентифи­кации объекта, и образуют U'

. (3.5)

где – вариации управления.

Ко­нечной целью процесса идентификации является синтез адекватной модели объекта управления, которая позво­лит принять удовлетворительное решение на следующем этапе.

3.2 Типы управления

3.2.1 Жесткое управление

Жесткое или программное управление является наиболее простым и наиболее распространённым способом управления. Такое управление опирается на принцип: «одинаковые причины вызывают одинаковое следствие».

Рисунок 3.4 – Блок-схема жесткого управления

Цель управления, то есть состояние, в которое должен быть приведен объект управления, обозначается как .

Это состояние поступает управляющему устройству, которое создает управление X. Построенное управление X воздействует на объект и переводит его в состояние Y.

Если требуемое состояние и полученное Y достаточно близки друг другу, то есть , то система жесткого управления работает удовлетворительно.

Проанализируем работу этой простой схемы. Объект производит преобразование управления X в состояние Y, то есть является преобразователем

, (3.6)

где F – оператор (функция) объекта;

А – параметры объекта, которые определяют конкретный вид связи между входом и выходом данного объекта.

Управляющее устройство реализует преобразование, которое определяет закон управления

. (3.7)

где ­– функция управления.

Очевидно, что для выполнения условия ( ) необходимо удовлетворение равенства при любых Y

. (3.8)

Очевидно, что эффективность функционирования такой системы управления существенно зависит от стабильно­сти объекта, то есть от постоянства F и А. Достаточно изме­нения одного из параметров объекта и условие ( ) нарушается. Именно в этом состоит слабость жесткого управления, что и определяет ограниченность его при­менения.

Как видно, равенство (3.8) выполняется при усло­вии, когда функция управления Ф равна обрат­ной функции объекта

. (3.9)

Таким образом, для синтеза алгоритма регулятора жесткого управления необходимо точно знать оператор управляемого объекта .

3.2.2 Регулирование

Задачей регулирования также является выведение объекта в требуемое состояние Y*. Однако регулирование как способ управления опирается на информацию о состоянии объекта, получаемую по каналу обратной связи, причем этой информации достаточно для синтеза управле­ния.

Рисунок 3.5 – Блок-схема регулирования по отклонению

Здесь управляющее устройство синтезирует управление X, располагая информацией о состоянии объекта. Это дает возможность определить невязку , то есть знать, насколько состояние объекта отличается от требуемого, что позволяет образовать управление как функцию не­вязки

. (3.10)

где ­– функция невязки.

Как видно, что в процессе регулирования управление заранее не определено. Его характер определяется кон­кретным ходом управляемого процесса и базируется на информации, которую получает с объекта управления и этой информации достаточно для построения корректного уп­равления.

Однако на практике встречается большое количество объектов, для которых цели управления формулируются не в виде равенства , а экстремальным образом . Управление таких объектов называется настройкой или экстремальным управлением.

3.2.3 Настройка (экстремальное управление)

Задача экстремального управления заключается в достижении экстремальной цели, то есть в экстремизмами (минимизации или аппроксимации) некоторого показателя объекта, значение которого зависит от управляемых и неуправляемых параметров объекта. К экстремальному управлению приводит очень распространенная операция настройки.

Любой процесс настройки заключается в создании такой системы действий, которые обеспечивают оптимальный режим работы настраиваемого объекта. Для этого нужно уметь различать состояния объекта и квалифицировать эти состояния так, чтобы понимать, какое из двух состояний следует считать «лучше» другого. Это означает, что в процессе настройки объекта должна быть определена мера качества настройки.

В системах, где довольно сложно определить показатель качества настройки в количественной форме; например, при настройки радиоприёмников или телевизоров, такими мерами качества настройки могут служить качество звучания и качество изображения принимаемой передачи, часто важно знать не абсолютное значение показателя качества, а его знак приращения в процессе управления. Это означает, что для управления достаточно знать, уве­личился или уменьшился показатель качества.

Каче­ство настройки измеряется числом Q, которое зависит от состояния управляемых параметров объекта

Характеристики

Список файлов ВКР