ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ
Кибернетика, в частности, теория управления дает общую методологию исследования систем. · Тео́ рия управле́ ния — наука о принципах и методах управления различными системами, процессами. · Управление — это элемент функционирования систем (биологических, технических, Социально-экономических и др.). · Под собственно управлением будем понимать такую организацию процесса, которая обеспечивает заданный характер его протекания. Если это относится к системе, то заданное состояние системы. · В чем интерес эргономики к ТУ? Эргономика занимается проектированием деятельности (см. определения). Если в управлении присутствует человек, то оно становится элементом его деятельности, причем, одним из самых важных. · Управление, как процесс охватывает практически все сферы деятельности человека. Управлять можно практически всем: - техническими системами различной сложности – автомобилем, самолетом и т.д. - технологическими процессами - управление блоком станции, поточной линией, выпускающей продукцию … - производством в целом – предприятием, заводом, фабрикой… - экономикой – банком, экономикой государства… - социальными процессами – коллективом, армией, страной ….
· Для того, что бы управлять, необходимо иметь как минимум два элемента: объект управления и субъект управления. Часто в качестве элемента необходимо учитывать еще и окружающую среду. ·
Если в управлении используется техника (человек сидит за пультом, с помощью которого он управляет технологическим процессом), то мы получаем СЧМ. Если это вычислительная машина, то система называется АСУ.
· Человек, машина и окружающая их среда рассматриваются в эргономических исследованиях как сложная система (вопрос – что такое система?).
· Предметом эргономики являются эргатические системы.
· В современном мире процессы управления настолько сложны, настолько сложны объекты управления, что зачастую человека (его функции) заменяют техническими средствами, средствами автоматического управления (крылатая ракета летит без человека).
· В каких случаях используют автоматику: - в случае рутинной, монотонной работы (сборка на поточной линии). - имеется опасность для жизни (система пожаротушения). - время принятия решений является критичным в управлении объектом (управление атомным реактором). - удаленность объекта управления (ракета). - объем информации о состоянии объекта очень большой и человек не в состоянии в заданное время его обработать и с заданной точностью (система расчета прогноза погоды). Часто такие системы называют системами реального времени (время реакции является критерием качества управления).
· Но там, где необходим интеллект, принятие решений – там обязательно в контуре управления присутствует человек. Вообще психическая деятельность не алгоритмизируется. Искусственный интеллект создать не удастся на современном технологическом уровне. Примеры. 1. Водителя автомобиля заменить автоматом нельзя, слишком много при вождении случайных факторов при управлении, их нельзя измерить и учесть алгоритмически. 2. Автопилот заменяет летчика только в стационарных условиях полета. Напротив, холодильник вообще не требует вмешательства человека. А первые выпускаемые в стране холодильники требовали ручного выключения их два раза в день. · Системы управления, в которых человек заменяется автоматикой (отдельные его функции), называются Системами Автоматического Управления - САУ. Человек в таких системах выводится за контур управления и выполняет функции контроля и задания режима. Пример, крылатая ракета – задание курса и контроль ее состояния.
· Подобные системы являются предметом исследования Теории автоматического Управления (один из разделов ТУ). Эта теория является разделом кибернетики. Теорию построения таких систем мы и будем изучать. · ТАУ – это научно-техническая дисциплина, изучающая методы анализа и синтеза систем автоматического управления. Автоматическое управление - это осуществление какого-либо процесса без непосредственного участия человека, с помощью автоматики. Соответственно, системы, в которых все управляющие операции выполняют автоматические устройства, называют автоматическими системами.
· Автоматика наука со стажем. Практика создания систем автоматики ведет свое начало совсем с доисторических времен.
Например. - Первое самоуправляемое устройство было построено Ктезибием из Александрии (примерно в 250 году до н.э.). Его водяные часы использовали сифон как регулятор потока воды. - Автоматическое устройство регулирования скорости паровой машины Джеймса Уатта (1736—1819). - Регулятор уровня жидкости Ползунова И.И. (1728-1766). Проект парового двигателя мощностью 1, 8 л.с. Ползунов разработал в 1763 году.
· Для чего нужно изучать ТУ и методы исследования систем автоматики? В теории управления существует множество методов исследования, которые могут быть использованы в эргономике. Человеческий фактор впрямую не моделируется, поскольку не моделируется психика, но методы ТАУ дают хороший результат в исследованиях СЧМ.
Общие положения ТАУ (теория автоматического управления) – это научно-техническая дисциплина, изучающая методы анализа и синтеза систем автоматического управления. Под управлением будем понимать такую организацию процесса, которая обеспечивает заданный характер его протекания. Сам процесс с точки зрения управления является объектом управления (ОУ), а переменные, характеризующие состояние процесса, называются управляемыми переменными. Например, процесс поддержания постоянной температуры в холодильнике. Этот процесс является ОУ, а температура – управляемый параметр. Автоматическое управление - это осуществление какого-либо процесса без непосредственного участия человека, с помощью автоматики. Технические устройства, выполняющие операции управления, называются автоматическими устройствами. Системы, в которых все управляющие операции выполняют автоматические устройства, называют автоматическими системами. Условно систему автоматического управления (САУ) можно разделить на две части (два элемента): · Управляющее устройство УУ; · Объект управления ОУ.
Объект управления – это система, требуемый режим функционирования которой должен поддерживаться извне специально организованными управляющими воздействиями. В качестве ОУ может служить какой либо технологический процесс (например, процесс сварки деталей) или технический объект (самолет, робот, станок, и т.п.). Управляющее устройство - устройство осуществляет воздействие на объект управления с целью обеспечения требуемого режима работы. Управляющее устройство является средством автоматического управления. Как правило – это компьютер либо программируемое (прошиваемое) логическое устройство. Совокупность ОУ и средств автоматического управления называетсясистемой автоматического управления (САУ). Элементы САУ взаимодействуют между собой и имеют связи с внешней средой: · Хз – задающее воздействие, прикладывается к УУ для обеспечения требуемого значения управляемой величины. · U – управляющее воздействие, прикладываемое к ОУ с целью приведения в соответствие управляемой величины У с задающим воздействием Х. · У - управляемая величина, характеризует состояние ОУ.
|
