Курс лекций
по дисциплине «Основы теории управления»(ОТУ)
ст. преподаватель кафедры компьютерных технологий
Горшков Ю.Е.
Введение.
1.1. Виды систем автоматизированного управления.
При разработке и внедрении автоматизированных систем управления производством решаются следующие задачи:
- увеличение производительности;
- повышение доли продукции высокого качества;
- уменьшение энергозатрат при производстве;
-снижение уровня загрязнения окружающей среды или снижения вероятности чрезвычайного (аварийного) загрязнения;
- минимизация брака;
- обеспечение безопасности;
- продление срока службы оборудования;
- обеспечение удобства и простоты эксплуатации оборудования;
- снижение трудозатрат при производстве.
Объект управления – та часть окружающей среды, которая нас интересует и на которую мы можем воздействовать непосредственно, то есть управлять ею. В частности, объектом управления является и производственный процесс, для которого разрабатывается система управления.
Субъект управления – источник целей, реализуемых в объекте управления. Цели возникают у субъекта под давлением его собственных потребностей, связанных с деятельностью субъекта и его взаимодействием с внешней средой и объектом.
Управление – процесс организации такого целенаправленного воздействия на объект, в результате которого объект переходит в требуемое (целевое) состояние
Рис.1.1. Модель объекта управления
Внешние факторы, влияющие на объект управления:
1. Е – ненаблюдаемые внешние и внутренние факторы объекта, влияющие на его состояние.
2. Х – наблюдаемые, но неуправляемые входы объекта.
3. U – управляемые, а, следовательно, и наблюдаемые входы.
Пусть целью субъекта является набор требований Z’, которые должны быть удовлетворены в объекте управления.
Эти требования могут быть выражены через состояние объекта Z=H(Y).
Равенство Z’=Z свидетельствует, что цели субъекта выполнены.
В частном случае может оказаться, что Z=Y, то есть субъект формулирует свои цели на языке состояний объекта.
Для реализации целей субъекта служит устройство управления, которое с помощью алгоритма G вырабатывает необходимый сигнал управления U. При этом устройство управления использует текущую информацию о целях субъекта, состояние среды Xd и объекта управления Yd.
Рис. 1.2. Общая схема системы управления
Основные факторы, приводящие к неидеальности процесса управления:
- в основе процесса управления лежит информация о сложившейся ситуации Xd, Yd, которая может не соответствовать реальному положению среды Х и объекта Y.
- наличие неконтролируемых факторов Е.
- неопределённость целей Z’.
- несоответствие найденного с помощью алгоритма G, управления U=G(Xd,Yd,Z’), реализуемому в действительности управление U’.
- неточность алгоритма G.
Основные признаки сложного объекта управления
- отсутствие математического описания и необходимость в нём;
- случайность поведения;
- «нетерпимость» к управлению;
- нестационарность;
- невоспроизводимость экспериментов.
Теория автоматического управления - наука, которая изучает процессы управления и проектирования автоматических систем, работающих по замкнутому циклу. Иначе говоря, она изучает любые системы с обратной связью.
В зависимости от того, какая информация о среде и объекте используется в процессе управления, различают несколько принципов управления.
