Понятие о системах управления. Роль информации в управлении. Виды систем управления

 

Для осуществления различных технологических, производственных, организационных и экономических процессов необходимо, что бы величины, которые характеризуют эти процессы, удовлетворяли определенным условиям.

Так, например, в энергосистемах должны поддерживаться на постоянном уровне величины напряжения и частоты, в космонавтике необходимо обеспечить движение космического корабля в пространстве по заданной траектории. В экономике необходимо обеспечивать устойчивый равновесный рост.

Создание условий, обеспечивающих требуемое протекание процесса, называется управлением. Управление направлено на достижение определенной цели.

В 40-х годах двадцатого столетия теория управления сформировалась в качестве самостоятельной научной дисциплины, изучающей методы анализа и синтеза систем автоматического управления в технике независимо от их физической природы.

В эти же годы возникла новая научная дисциплина – кибернетика. Слово “кибернетика” происходит от двух греческих слов: “кибер” (в переводе “над”) и “наутис” (моряк), т.е. “кибернаутис” – старший над моряками. Греческий философ Платон использовал термин “кибернетика” для названия искусства управления обществом. В 1948 году американский ученый Норберт Винер снова ввел этот термин, определив кибернетику как науку об управлении и связи в живой и неживой природе.

Одно из основных положений кибернетики состоит в том, что управление – это процесс переработки информации. Методы кибернетики находят применение не только при исследованиях процессов управления в неживой природе, но и при исследовании процессов управления в живых организмах и в обществе. Поэтому автоматику рассматривают как раздел кибернетики, посвященный изучению систем автоматического управления в технике (техническая кибернетика).

Агрегат, машина, аппарат, комплекс машин или аппаратов, коллектив предприятия и т.д., в которых протекает процесс, подлежащий управлению, называется объектом управления.

В процессе управления можно выделить следующие элементы:

· Первый - получение информации о цели (задаче) управления;

· Второй элемент - получение информации о состоянии объекта управления, т.е. о результатах управления;

· Третий элемент - анализ полученной информации и принятие решений о требуемых управляемых действиях. Это задача лица принимающего решение;

· Четвертый элемент - исполнение принятого решения.

В общем случае процесс управления состоит из получения информации о цели управления, получения информации о результатах управления (поведении управляемого объекта), анализа полученной информации и выработки решения и, наконец, исполнения принятого решения. Для осуществления процесса управления необходимо иметь источники информации о цели и результатах управления, устройство для анализа информации и принятия решения, устройство, реализующее принятое решение (исполнительное устройство).

В целом ряде случаев человек не в состоянии управлять процессом. Так, человек при помощи своих органов чувств не всегда может получать информацию, необходимую для управления. Человек без приборов не может измерять напряжение электрического тока, температуру расплавленного металла, интенсивность радиоактивного излучения, высоту летящего самолета, параметры экономики и другие величины.

Поэтому для получения информации о результатах управления необходимо использовать специальные технические устройства (датчики, измерительные приборы и др.).

Большие скорости протекания управляемых процессов требуют соответственной скорости обработки информации и принятия управляющих решений. Исполнение принятого решения часто требует большой скорости его выполнения и быстродействующих средств обработки информации.

Если элементы процесса управления осуществляются специально созданным техническим устройством, без непосредственного участия человека, то такое управление называется автоматическим.

Автоматически действующее устройство, предназначенное для реализации процесса управления, называется автоматическим управляющим устройством.

В литературе для краткости часто для обозначения автоматических управляющих устройств используются термины “управляющее устройство” и “регулятор”.

Когда управление осуществляется совместными действиями технических устройств и человека, то такое управление называют автоматизированным. В этих случаях технические устройства “решают” алгоритмически определенные задачи управления, а также обеспечивают информацией человека, который решает более сложные неформализуемые (нестандартные) задачи управления.

Разновидностью управления является регулирование. Дадим более полные определения понятиям “автоматическое регулирование” и “автоматическое управление”.

Автоматическим регулированиемназывается поддержание постоянной или изменение по заданному закону некоторой величины, характеризующей процесс.

Автоматическим управлениемназывается автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления.

Совокупность объекта управления и управляющего устройства (регулятора) называется системой автоматического управления (регулирования).

Любой процесс управления - это процесс переработки информации. Формой представления информации является сообщение (текст, цифровые данные, графики). Сообщение отображается сигналом, которым является некоторая изменяющаяся физическая величина любой природы, например электрическая, механическая, оптическая и др.