Введение. В число научных дисциплин, образующих науку об управлении, входит теория автоматического управления и регулирования

В число научных дисциплин, образующих науку об управлении, входит теория автоматического управления и регулирования. Вначале она создавалась для изучения статики и динамики процессов автоматического управления техническими объектами – производственными, энергетическими, транспортными и т.п. Основное ее значение сохранилось и в наше время, хотя в последние годы ее выводами и результатами начинают пользоваться и для изучения динамических свойств системы управления не только технического характера, но и экономического, организационного, биологического и т.д.

Для осуществления автоматического управления техническим процессом создается система, состоящая из управляемого объекта и связанного с ним управляющего устройства. Как и всякое техническое сооружение, система должна обладать конструктивной жесткостью и динамической прочностью. Эти чисто механические термины в данном случае несколько условны. Они означают, что система должна выполнять заданные ей функции с требуемой точностью, несмотря на инерционные свойства и на неизбежные помехи.

С необходимостью построения регуляторов первыми, по-видимому, столкнулись создатели высокоточных механизмов, в первую очередь часов. Даже очень небольшие, но действующие непрерывно помехи, накапливаясь, приводили в конечном итоге к отклонениям от нормального хода, недопустимым по условиям точности. Противодействовать им чисто конструктивными средствами, например улучшая точность и чистоту обработки деталей, повышая их массу или увеличивая полезные усилия, не всегда удавалось, и для повышения точности в состав часов стали вводить регуляторы. На рубеже нашей эры арабы снабдили поплавковым регулятором уровня водяные часы. В 1675г. Х. Гюйгенс встроил в часы маятниковый регулятор хода.

Другой причиной, побуждавшей строить регуляторы, была необходимость управлять процессами, подверженными столь сильным помехам, что при этом утрачивалась не только точность, но зачастую и работоспособность системы вообще. Предшественниками регуляторов для подобных условий можно считать применявшиеся еще в средние века центробежные маятниковые уравнители скорости хода водяных мукомольных мельниц.

Бурное развитие техники и теории автоматического управления началось лишь в XVIII и XIX столетиях, в эпоху промышленного переворота в Европе.

Первыми промышленными регуляторами этого периода являются автоматический поплавковый регулятор питания котла паровой машины, построенный в 1765г.И.И. Ползуновым в Барнауле; центробежный регулятор скорости паровой машины, на которой в 1784г. получил патент английский механик Дж. Уатт; первое программное устройство управления ткацким станком от перфокарты (для воспроизведения узора на коврах), построенное в 1808г. Ж. Жаккаром.

Однако до 60-х годов XIX века теоретические исследования в области автоматического управления и регулирования отличались тем, что мы называем сегодня “отсутствие системного подхода”.

Коренное изменение в подходе к проблеме и в методологии исследований внесли три фундаментальных работы, содержащие, по существу, изложение начал новой науки: работы Дж. Максвела “О регуляторах” (1866) и И.А. Вышнеградского”Об общей теории регуляторов” (1876) и “О регуляторах прямого действия” (1877).

Значение теории автоматического управления в настоящее время переросло рамки только технических систем. Принципы ТАУ, как отмечалось выше, могут применяться для анализа процессов в живых организмах, экономике и в обществе.