teoret_analiz (746081), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

1.6. Основные законы управления

Управление – это процесс воздействия на объект с целью достижения заданного состояния при выполнении установленных условий и ограничений. Основное требование к объекту управления – управляемость.

Процесс управления характеризуется целью и критерием управления. Как было отмечено ранее, эти характеристики устанавливаются в соответствии с требованиями метасистемы, субъектом управления или другим путем. Цель управления и критерий определяются видом задачи управления и метасистемой, т.е. метасистема воздействует на выбор вида критерия в каждой задаче. Это реализация условий иерархичности в соответствующих областях военного управления.

Реализация процессов управления связана с возможностью, ресурсами управляющего устройства. Ограниченность ресурсов или, в некоторых случаях, ограничения в условиях функционирования объекта управляемой системы устанавливают ограничения.

Ограничения могут быть позиционными и функциональными. Позиционные – это ограничения на допустимую величину управляющих воздействий или выходных величин М  Р_доп и Х  Х_доп. Функциональное ограничение определяется формулами, связывающими выходную величину Х или управляющее воздействие М с другими переменными времени.

Задача стабилизации

Из произвольного состояния объект управления необходимо перевести в заданное состояние, при этом критерий управления, характеризующий процесс управления должен быть оптимальным.

Рис. 1.2. Графики задачи стабилизации

Цель процесса управления при этом – стабилизация объекта в заданном состоянии. Такое управление иногда называют регулированием.

Критерий управления К_с характеризует движение, траекторию объекта из произвольного в заданное состояние.

Это динамическая задача, так как процесс управления осуществляется во времени. Критерий управления может содержать время в качестве одной из величин, характеризующих переходный процесс. В некоторых объектах имеет место запаздывание, которое определяется временем прохождения F или управления Х через объект. ₀ – время запаздывания. Это время необходимо учитывать при синтезе алгоритма управления объектом.

Очевидно, что из двух графиков процессов управления 1 и 2 наиболее оптимальным является 1, т.к. в этом процессе отклонения управляемой величины от заданного значения Х₁ и время регулирования Т_р1 меньше, чем во втором процессе (кривая 2)
Т_р2 > Т_р1 и Х₂ > Х₁; К_1опт > К_2опт.

Кривая 3 характеризует процесс управления объекта с запаздыванием. Изменение выходной величины начинается по истечении времени запаздывания ₀, после начала возмущения _пр практически все реальные объекты управления обладают запаздыванием, что усложняет синтез и реализацию алгоритма управления таким объектом.

Рассмотренный закон управления очень широко применяется при стабилизации самых разнообразных объектов.

Задача программного управления

Цель управления – перевести объект из одного известного состояния в другое, заданное.

Иногда такие задачи управления называют задачами с закрепленными концами.

Рис. 1.3. График задачи программного управления:

А – начальное состояние объекта; В – конечное заданное состояние объекта; АВ – оптимальная траектория движения объекта

Критерий управления К – оптимизация траекторий: времени перевода, необходимых ресурсов управления.

В силовых системах – это задачи управления марш-бросками и рейдами подразделений. В транспортных задачах – это оптимизация перевозок.

Кривая АВ может быть оптимальной по времени траекторий, если во время движения объекта.

Т_g = К_оп  min, где Т_кон – Т _нач = Т_g.

Такая система управления называется системой оптимальной по быстродействию.

Задача оптимизации

Необходимо определить управляющие воздействия или значение выходной величины Х, которые обеспечили бы экстремальные значения критерия оптимальности, т.е. при которых объект принимает необходимое экстремальное состояние. В этой задаче управления цель и критерий называют целевой функцией – К_ц.

В некоторых задачах необходимо найти такие состояния объекта, которые соответствовали бы экстремуму 2-х и более критериев. Такие задачи называют многокритериальными. Ввиду того, что объект один, а состояний, которые он должен принять, несколько, то решают компромиссную задачу оптимизации и находят такое состояние объекта, которое удовлетворяло бы всем критериям частично. Это осуществляется путём формирования специального компромиссного критерия, в котором учитываются все критерии.

В силовых системах это – задача оптимизации огневого воздействия при поступлении, оптимизации процессов тренировок, обучения. Все решаемые задачи должны достичь решения как оптимальные – это основное требование практической реальности.

Реализация законов управления

Как правило, применение законов осуществляется в следующей последовательности:

1. Осуществляется решение задачи оптимизации, в результате которого определяется оптимальное состояние объекта, а также величины управляющих воздействий и необходимых ресурсов. Определяются оптимальные значения выходных величин, которые соответствуют оптимальному состоянию объекта и могут быть использованы при контроле в дальнейших процессах управления.

2. Решается задача программного управления, т. е. перевода управляемого объекта из текущего состояния в найденное оптимальное.

3. Стабилизация объекта в оптимальном состоянии. При этом в качестве основных значений выходных величин используются оптимальные значения, полученные в задаче оптимизации.

Цели управления в каждом случае соответствуют задаче. Критерии и ограничения определяются возможностями систем управления и управляющих объектов.

Состав систем управления

В кибернетическую систему, т.е. в систему управления, входят объект управления и управляющее устройство (в социальных системах – субъект управления), реализующее алгоритм управления, обеспечивающий эффективное функционирование систем управления.

Объект управления может быть различной природы: техническим, социальным, военным и другим по природе, но он должен обладать основным необходимым свойством – свойством управляемости. Управляемость – это свойство объекта, когда среди множества управляющих воздействий на объект имеется такое, которое позволяет достичь цели управления.

Управляющее устройство (субъект управления) – это автоматическое устройство или человек-оператор (офицер), осуществляющий воздействие на объект в процессе управления.

Процесс управления характеризуется целью и критерием эффективности управления, они задаются верхним (вышестоящим) уровнем управления, в который в качестве элемента нижнего уровня входит рассматриваемая система.

В некоторых случаях критерий и цель задаются субъектом управления в соответствии с необходимыми траекториями.

Рис. 1.4. Типовая система управления с замкнутым контуром

Up = f (X, Ug, F).

В состав системы входят:

ОУ – объект управления;

СУ – субъект управления (управляющее устройство);

ЭС – элемент сравнения, сравнивающее текущее значение параметра Х с директивным заданием Ug и учитывающий влияние возмущений F внешней среды.

1.7. Принципы управления
– практические методы реализации

СВУ – система управления верхнего уровня командования, метасистема, формирующее директивное задание Ug, в соответствии с текущей ситуацией и указаниями Uг системы управления верхних уровней иерархии;

F – возмущающее воздействие внешней среды, противника, разведданные;

Х – выходная комплексная величина, характеризующая состояние объекта ОУ;

М – управляющее воздействие на объект ОУ, изменяющее его состояние, т.е. Х;

Up – задающее воздействие на устройство управления УУ;

Ug, Uг – директивные воздействия, система управления верхнего уровня СВУ и других в соответствии иерархией управления.

Различают технические, экономические и социальные системы управления.

В технических системах объектами управления являются процессы в аппаратах, агрегатах, машинах. Иногда объектом может быть непосредственно сам аппарат, агрегат, машина.

В экономике объектом может быть процесс производства товара, финансовые операции, операции маркетинга и т.д.

В социальных системах объектом могут быть производственные и воинские коллективы на предприятиях, офисах или в силовых подразделениях. При государственном или административном управлении объектом управления является социальная общность – люди, проживающие в определённом административном районе.

В военных системах в качестве объекта управления ОУ выступает воинский коллектив в подразделениях, личный состав в части, и боевое подразделение в МВД.

СУ –командование подразделения;

СВУ, ЭС – командование штаба верхнего уровня непосредственно или функционально осуществляющее управление;

Х – комплексная величина, характеризующая боеспособность или, в процессе выполнения служебно-боевых действий, интенсивность боевых операций;

М – управление (управляющее воздействие) личным составом: при организационном управлении – тренировки, упражнения, выполнение требований устава, а при служебно-боевых действиях – управление этими действиями;

ОС – обратная связь – воздействие результатов функционирования на характер этого функционирования. Принцип обратной связи является важнейшим общим понятием кибернетики, он используется в кибернетических системах различной физической природы. В зависимости от действий различают положительную и отрицательную обратную связь. Чем больше эффект действия обратной связи, тем больше устойчивость и эффект действия кибернетической системы. Обратная связь – это реализация управляющих структур, работающих в замкнутом контуре, в которых воздействие управляющего устройства осуществляется в соответствие с результатом предыдущего воздействия.

Обратная связь – это основа кибернетических управляющих систем в технике, биологии, социологии и в том числе в военных системах. Без обратной связи не могли бы существовать большинство систем управления в перечисленных областях управления.

Принципы управления – это идеи управленческой деятельности, имеющие своей основой закономерности и концентрированный опыт, накопленный в области управления. Такое понятие – принцип управления – возникло в связи с тем, что большая часть задач управления в социальных системах, к которым относятся силовые системы, до настоящего времени мало формализована, и поэтому невозможно использовать для их решения математические методы кибернетики.

Прагматические методы, сформированные в результате субъективного и объективного анализа современной теории и практики управления социально-экономическими и силовыми системами, обобщаются в виде принципов управления. Эти принципы могут быть использованы непосредственно в процессе управленческой деятельности и при разработке соответствующих наставлений, уставов и инструкций для участников управления, а также при создании систем организационного управления.

Эти принципы управления социальными и силовыми системами учитывают особенности управления данными объектами, которые заключаются в том, что при управлении большое значение имеет человеческий фактор, составляющий основу систем управления как в социологии, так и в военном деле. Это менеджеры, чиновники, командиры – управленцы с одной стороны, трудовые коллективы, социальные группы и личный состав воинских подразделений – с другой стороны.

Реальные системы управления развиваются, совершенствуются, в них возрастает упорядоченность, оптимизируются отдельные элементы и структура системы в целом. Источником этого процесса являются внутренние противоречия (хаос), которые преодолеваются в процессе управления. Некоторые управленческие решения имеют своей целью совершенствование как системы управления, так и объекта управления, что, естественно приводит к положительной эволюции системы управления.

Оптимизация в системе управления приводит к эффективности (гарантированной) системы управления. Оптимизация обязательно приводит к уменьшению сложности, т.е. к новой структурной реализации управленческих решений и систем управления. Наиболее эффективным методом оптимизации является использование математических методов оптимизации – математического программирования. Полученные по данному методу решения – единственные и оптимальные, т. е. структура и функциональная реализация будут оптимальны. Этот вопрос частично рассматривается в разделе оптимизации управленческого цикла.

Характеристики

Список файлов реферата