Система управления.
Электронный конспект лекций по дисциплине АСУ.
Любой целенаправленный процесс, происходящий в машине, человеке и т. д., представляет собой организованную совокупность операций, которую условно можно разбить на группы: рабочие операции и операции управления. Рабочие операции (РО) — действия, необходимые для вычисления какого-либо процесса; они регламентируют сам ход процесса. Для достижения цели процесса РО должны организовываться и направляться действиями другого рода — операциями управления. Управление — воздействие, направленное на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой или целью управления. Система, в которой осуществляется процесс управления, называется системой управления (СУ). Любую СУ можно представить взаимосвязанной совокупностью объекта управления (ОУ) и управляющего органа (УО) (рис. 1).
УО (УЩС — управляющая подсистема) воздействует на ОУ (УМС — управляемая подсистема) так, чтобы его состояние соответствовало желаемому.
|
|
УО — открытая система и поэтому находится в динамическом взаимодействии с внешней средой. Влияние внешней среды носит неконтролируемый характер и выражается в случайных изменениях состояния ОУ (возмущающее воздействие). Поведение любой СУ определяется целью управления, характером возмущающих воздействий, свойствами УО и ОУ.
|
|
Рис. 1. Обобщенная структура СУ
Где: X(t) = {x1(t),x2(t),…, xn(t)} — вектор состояния ОУ.
В СУ переменные xi являются контролируемыми выходными переменными ОУ и одновременно входными переменными УО. Состояние ОУ изменяется под действием возмущающих воздействий (ВВ). Будем характеризовать ВВ вектор-функцией f(t) = {f1(t),f2(t),…, fk(t)} — вектор возмущения.
Целенаправленное влияние УО на ОУ, описываемое функцией U(t) = {u1(t),u2(t),…, um(t)}, будем называть вектором управления, или управляющим воздействием. В СУ переменные Uj(t) являются входными переменными ОУ и одновременно выходными переменными УО. В любой момент времени t состояние ОУ X(t) является функцией векторов U(t), f(t) и начального состояния Х(t0):
X(t) = {U(t), f(t), X(t0)} (1)
Уравнение (1) есть математическая модель ОУ, описывающая закон его функционирования. Единственный фактор, который можно целенаправленно изменить в процессе управления, — вектор U(t). Желаемое состояние ОУ часто не известно заранее, поэтому задача управления формулируется следующим образом: найти такие U(t) и X(t), которые обеспечивают достижение цели управления. Цель управления можно формально определить в значении J* некоторого функционала J (переменная на множестве функций, расстояние между двумя точками, есть некий функционал называемый длиной пути), который называется критерием (целью) управления:
|
|
J* = J{X(t),U(t),f(t)}. (2)
В экономике J – множество социально-экономических стратегий развития предприятия.
Пример: УО-ректор-декан-зав.кафедрой, ОУ – студенты, x(t) – зачетная книжка, u(t) – экзамены, зачеты, f(t) – родители, социальная среда, цель управления Наша как педагогов (которую определяет Нам Государство) J – выучить Вас на красный диплом.