Студенту >> Философия и теории управления


Особенности управления сложной системой

Управление в широком понимании есть функция некоторой системы, направленная либо на сохранение основного качества системы (потеря которого приводит к ее разрушению), либо на выполнение программы, обеспечивающей устойчивость функ­ционирования системы и достижение ею заданной цели, либо на развитие системы.
Управление является необходимым условием нормального функционирования всякой системы. Любой процесс, безотноси­тельно к его природе, может осуществляться в нужном направ­лении только при наличии управляющих воздействий со сторо­ны органов управления.
Возникновение управления как особого вида общественной деятельности, сказали мы еще в первой главе, обусловлено пре­жде всего появлением и развитием разделения общественного труда. Общественное разделение труда проявляется в двух ос­новных формах - в образовании крупных специализированных производств и дифференциации в их границах технологических процессов. В результате дробления конкретного труда на специа­лизированные части образуется широкая сеть периферийных ячеек производства, каждая из которых представляет экономи­ческую клеточку. Разделение и обособление специализирован­ных частей труда обусловливает количественную зависимость между всеми частями производства, и в результате образуется сеть экономических связей, которая тем шире, чем глубже раз­деление труда.
Управление в производственной сфере можно определить как целенаправленное воздействие на коллективы людей для органи­зации и координации их деятельности в процессе производства.
Можно выделить три основные области управления:

  1. управление системами машин и технологическими процессами;
  2. управление процессами, происходящими в живых организмах;

•  управление деятельностью человеческих коллективов, ре­шающих ту или иную задачу.
Внимательное рассмотрение процессов управления во всех областях выявило их общие закономерности, что позволяет уста­новить для управления единую теоретическую основу. Этой про­блемой занимается кибернетика - наука об общих законах управления в природе, живых организмах и машинах. С пози­ций кибернетики системам управления различной природы -биологическим, техническим, социальным - присущи общие за­кономерности. Все эти системы управления объединяет в прин­ципе одинаковая структура: математическое описание процес­сов, протекающих в системах управления различной природы, оказывается подобным.
Кибернетика рассматривает управление как циклический ин­формационный процесс, осуществляемый в замкнутом контуре для достижения установленной цели действий. Управление все­гда протекает в определенной материальной среде. В процессе управления участвуют орган управления, объект управления и со­единяющие их каналы связи. От органа управления к объекту управления проходит канал прямой связи для передачи управляю­щих воздействий. От объекта управления к органу управления проходит канал обратной связи для передачи сведений о состоянии объекта управления, среды и других факторов обстановки.
Цель действий достигается функционированием объекта управления. Для достижения цели действий объект управления должен быть приведен в необходимое состояние с помощью управляющего информационного воздействия.
Сведения о состоянии объекта управления, субъекта воздей­ствия и среды принято называть информацией состояния. Управляющие воздействия представляют собой информацию о том, что, как и когда надлежит сделать объекту управления, и их принято называть командной информацией.
Контуром управления называют замкнутую цепь, состоя­щую из органа управления и объекта управления, связанных ка­налами прямой и обратной связи, по которым циклически цир­кулирует соответственно командная информация и информация состояния.
Командная информация в общем случае зависит от информа­ции состояния.
Функция органа управления заключается в преобразовании информации состояния в командную информацию в соответст­вии с поставленной целью действий. Функция объекта управле­ния состоит в реализации командной информации, заключаю­щейся в определении действия для достижения поставленной цели, а также в сборе информации состояния. Функция каналов прямой и обратной связи заключается в передаче информации состояния от объекта управления к органу управления и команд­ной информации в обратном направлении.
Поскольку основой управления являются информационные процессы, то определение количества информации, необходимой для выработки управляющих воздействий, перечня величин, их размерности, моментов поступления, дискретности, средств пе­редачи, быстроты и надежности передачи информационных сиг­налов приобретает первостепенное значение.
Сущность процесса переработки информации в системе управления составляет то, что мы обычно называем выработкой и принятием решения. Исходя из поставленной задачи - цели управления и данных - информации об объекте управления и со­стоянии внешней среды, руководитель по определенным прави­лам принимает единственное, избранное из многих возможных, воздействие на объект.
В качестве непосредственной цели управления выступает до­стижение системой показателей, характеризующих состояние и функционирование системы. В качестве таких показателей — це­левых функций или критериев эффективности могут выступать: плановое задание по выпуску продукции, рентабельность, при­быль, производительность труда.
Достижение заданных значений критериев эффективности осуществляется путем выбора органом управления управляю­щих воздействий на объект управления. Этот выбор и является основным содержанием переработки информации в системе управления. На его основании в органе управления принимается решение. Выработка решения происходит по определенным пра­вилам - алгоритмам. Формализация сводится к созданию на ба­зе содержательного, смыслового описания этого процесса его мо­дели, связывающей целевую функцию управления с параметра­ми - исходными данными системы.
Для нормальной работы система управления производством должна располагать следующими данными:
•  целью управления;

  1. идеальной моделью будущего функционирования объекта, рассчитанной так, чтобы цель достигалась оптимальным образом;
  2. моделью фактического состояния объекта для сравнения ее с идеальной моделью и нахождения отклонений;
  3. информацией, направленной на устранение отклонений фактического состояния модели от идеального.

Наличие этих данных обеспечивается выполнением трех ос­новных фаз управления: 1) планирования, 2) учета и анализа, 3) регулирования.
Планирование делится на технико-экономическое и опера­тивно-производственное. Первое объединяет перспективное и те­кущее планирование и строится применительно к отдельным элементам объекта управления (производственные мощности, трудовые ресурсы, материальные ресурсы и т. д.). Оно обосновы­вает конечные результаты и потребные ресурсы. Второе ставит своей главной задачей спланировать осуществление производст­венных процессов (разработку календарных нормативов, выдачу заданий на рабочие места и т. д.) с целью увязки во времени и пространстве отдельных элементов производства.
Фаза планирования является в управлении ведущей, ибо с ее помощью предприятиям задаются цель, смысл и методы управ­ления. Через нее осуществляется связь предприятия с внешней средой, увязка с хозяйственной политикой в стране, системами финансирования, стимулирования и т. д.
От планирования зависят учет и регулирование: учет ведется по показателям плана, а задачей регулирования является посто­янное поддержание фактических показателей объекта на уровне плановых заданий. Планирование носит директивный характер.
Выполнение плана гарантируется фазой регулирования. Смысл этой фазы сводится к устранению текущих рассогласова­ний (возмущений) в производстве. Фаза регулирования связана с планирующей через учет.
Анализ фаз планирования и регулирования показывает, что организация производственных процессов многовариантна. Одно и то же планирование может быть проведено в жизнь множеством различных, далеко не равноценных между собой по результатам, способов. То же можно сказать и про фазу регулирования: устра­нение возмущений может идти разными, более и менее эффектив­ными путями. И среди множества вариантов планирования и ре­гулирования производства, как правило, имеется наилучший, оп­тимальный. Нахождение его является одной из главных задач управления. Выбор наилучшего варианта решения требует пере­работки огромного количества разнообразной информации.
Рассмотрим в качестве примера роль и место информации на предприятиях приборостроения и машиностроения.
Для предприятий приборостроения (радиотехнические пред­приятия, предприятия средств связи и т. п.) обычно характерны следующие признаки: массовый характер основного производст­ва, большой удельный вес сборочных операций, короткий произ­водственный цикл, частая смена выпускаемых моделей, малая номенклатура выпускаемых изделий. Период оборачиваемости оборотных средств - один-полтора месяца. На указанном пред­приятии наблюдаются высокая скорость сборочного конвейера (такт 19с), значительные темпы роста выпуска продукции, боль­шое количество поставщиков (более тысячи) при их постоянной смене. Сроки и объемы поставок внутри планового периода до­статочно неопределенные. Количество потребителей может дос­тигать многих тысяч.
В этих условиях для производственных целей необходима следующая информация:

  1. конструкторская спецификация деталей, узлов, соедине­ний; карты заимствованных, стандартизованных и унифициро­ванных деталей и узлов; комплектовочные ведомости; специфи­кация тары;
  2. технологические маршруты прохождения деталей и узлов по цехам и участкам с перечнем операций, выполняемых в каж­дом из них;
  3. типы и виды оборудования, степень их загрузки для выпол­нения отдельных операций;
  4. режимы резания, которые определяются числом оборотов детали или инструментов в минуту, подачей, глубиной резания или числом двойных ходов прессового оборудования;
  5. спецификация инструмента и специальной оснастки, нор­мы их расхода на единицу изделий;
  6. нормы расходования сырья, материалов и покупных полуфаб­рикатов (подетальные, пооперационные и спецификационные);

•  нормы затрат живого труда (времени или выработки);
•  установленные расценки, нормативы численности вспомо­гательных рабочих;
•  ведомости трудоемкости изделий;
•  нормы расхода топлива, электроэнергии, сжатого воздуха, пара;
•  план-график проведения предупредительных ремонтов;

  1. методы контроля качества деталей, узлов, изделий (сплош­ной, выборочный, статистический);
  2. ценник на материалы, систематизированный по группам, подгруппам и видам.

Получение, обработка и использование всей этой информации «вручную» неприемлемы по следующим основным причинам:

  1. работа с информацией осуществляется крайне медленно, не успевая за реальными процессами и потребностями производст­ва; отсюда большие потери в эффективности за счет неоптималь­ного использования возможностей предприятия;
  2. информационная сфера требует все больших затрат труда, а значит, и увеличения численности работающих;
  3. малая скорость обмена информации между органами управ­ления и управляемыми объектами (по вертикали), а также меж­ду взаимодействующими объектами (по горизонтали) нарушает управление и не может не сказаться на его эффективности;
  4. затрудняется использование информации - своевременная выборка необходимых для управления данных; нарушается опе­ративность управления;
  5. неизбежно дублирование информации, что приводит к удо­рожанию управления;
  6. руководители производства перегружаются информацией, которую не в состоянии использовать.

Попытки передать отдельные информационные задачи вы­числительной технике приводят лишь к механизации обработки информации, не решая всех упомянутых выше проблем. Преодо­ление указанных трудностей лежит на путях комплексной авто­матизации управления производством.
Сходные трудности с информационными процессами управле­ния существуют и на предприятиях машиностроения, автомобиле­строения, например на Волжском автозаводе, где проектная мощ­ность предприятия 660 тыс. автомобилей в год и общая числен­ность промышленного производственного персонала 66 тыс. человек. Длина сборочного конвейера составляет здесь более 150 км. Огромному по масштабу производству сопутствуют и соот­ветствующие потоки информации. Так, номенклатура изделий только внутреннего производства достигает 7,5 тыс. наименований деталей и сборочных единиц. Для изготовления их применяются десятки разнообразных сложных технологических процессов: ме­ханическая и термическая обработка, литье и обработка давлени­ем, сварка, пайка, окраска, нанесение мастик, защитных и поли­мерных материалов, гальванопластика, химическое покрытие, сборка и т. д. При этом завод потребляет около 4 тыс. наименова­ний технологических материалов и комплектующих изделий. Что касается общей номенклатуры используемых в процессе производ­ства материальных ресурсов, включая материалы для ремонт-но-эксплуатационных нужд, запасные части и оборудование, инст­румент и оснастку, то она достигает 400 тыс. наименований! Выход из положения здесь, как и в приборостроении, радиостроении, -создание современной системы управления предприятием.
Чтобы глубже разобраться в этой системе, вернемся к поня­тию управления.
Управление - весьма емкое, многоплановое понятие. Оно объемлет и руководство предприятием-гигантом, и вождение легкового автомобиля. Управление государством и станком, вой­сками и собственными поступками - все это управление. В чем же общий смысл столь разных проявлений этого слова?
Прежде всего, любой целенаправленный процесс всегда со­стоит из двух типов операций - рабочих и операций управления. Например, обработка металлов резанием. Рабочие операции -снятие стружки, собственно резание металла; операция управле­ния - последовательная установка резца в такие положения, чтобы в результате резания получилась деталь определенной формы. Даже такое простое дело, как колка дров, требует как хорошего удара - рабочая операция, так и правильного направ­ления топора при ударе - операция управления.
Для реализации рабочих операций существует технологиче­ское или техническое оборудование: станки, роботы, транспорт­ные устройства и их совокупности, объединенные в участки, це­ха, заводы. Но сами по себе они бесполезны. Суппорты станков должны двигаться по определенным траекториям, транспортные устройства вовремя подавать к станкам заготовки и инструмент, в определенном порядке должны запускаться в производство различные партии деталей. И все эти операции должны быть взаимоувязаны между собой, а также в пространстве и во време­ни. Иначе говоря, все это многообразие требует управления.
Для определения всего того, что для своей целесообразной деятельности требует управления, в кибернетике существует термин «объект управления». И действительно, управляют все­гда чем-нибудь: предприятием, цехом, станком, самолетом -объектом управления.
Все реальные системы можно грубо разделить на три группы: • системы, составляющие элементы которых не связаны между собой, например группа отдельных разнородных деталей;

  1. системы, элементы которых связаны между собой жест­ко, когда положение, а в общем случае поведение каждого эле­мента однозначно определяется положением (поведением) друго­го, например металлоконструкция;
  2. системы, занимающие промежуточное положение. Изме­нение состояния отдельных элементов свободно в границах, опре­деляемых состоянием другого элемента. Точка на ободе колеса может принимать любое положение, однако в пределах одного условия: расстояние ее до оси всегда должно быть одинаковым.

Очевидно, что управлять можно только системами третьего типа. Ни металлоконструкцией, ни беспорядочно сложенной ку­чей деталей управлять нельзя.
Таким образом, любой объект управления должен прежде всего иметь переменные характеристики. Изменение этих характери­стик определяет поведение объекта управления. Между этими ха­рактеристиками должна быть постоянная связь. Связи определяют структуру объекта..И наконец, должна существовать возможность изменять некоторые переменные непосредственно извне.
В каждый конкретный момент времени переменные объекта управления принимают определенные значения. Эти значения, или «состояния», определяют общее состояние объекта управления.
Среди переменных обычно выделяют:

  1. входные переменные - на которые можно непосредствен­но действовать извне;
  2. выходные - на которые непосредственно воздействовать извне нельзя, но которые доступны для контроля (измерения);
  3. внутренние - переменные, на которые нельзя воздейство­вать извне и которые трудно, сложно или невозможно вообще кон­тролировать.

Входные переменные изменяются под действием возмущаю­щих или управляющих воздействий. Управляющие воздейст­вия, или «управления», - это то, чем можно распоряжаться в процессе управления. Возмущающие воздействия мешают про­цессу управления, пользоваться ими, влиять на них нельзя.
Среди выходных переменных выделяют группу управляемых переменных, определяющих цель управления - желаемое пове­дение объекта управления, например: скорость вращения шпин­деля, перемещения суппорта, технико-экономические показате­ли производства.
Формальные зависимости, отражающие совокупность структур­ных связей между входными, внутренними и выходными перемен­ными, называют математической моделью объекта управления.
Очевидно, что желаемого поведения управляемых перемен­ных можно достичь только путем целенаправленного изменения управляющих воздействий. Целенаправленного, потому что при этом необходимо не только учитывать желаемое поведение, но и знать характер связей между входными и выходными перемен­ными, возможные изменения возмущающих воздействий. Мало знать, что должно быть на выходе объекта управления, нужно уметь это получить. Действительно, сложность управления опре­деляется не только наличием возмущающих воздействий, но и сложностью причинно-следственных и временных связей между входными и управляемыми переменными. Если бы не было этой сложности, надобность в теории управления, в кибернетике от­пала бы. И недаром так высоко ценятся хорошие методы и алго­ритмы управления, а там, где управление до сих пор формализо­вать не удается, мы ценим хороших управляющих, обладающих опытом, навыками, позволяющими интуитивно учитывать эту сложность.
Таким образом, задача управления - целенаправленно, с уче­том цели, свойств объекта и возмущений, вырабатывать управляющие воздействия.
Если эта задача выполняется человеком, то тогда мы говорим о ручном управлении, если техническим устройством - об автома­тическом управлении. Если в выработке «управлений» участвуют и люди, и технические устройства, то такое управление называют автоматизированным. В любом случае существует что-то или кто-то, что (или кто) вырабатывает управления. Для обозначения этого «что» в теории автоматического управления принят термин управляющее устройство, или блок управления, в более общем случае его называют блоком принятия решений.
Термины «управляющее устройство», «блок управления» в наше время, когда для управления применяются компьютеры, обеспечивающие за счет режимов разделения времени одновре­менное управление несколькими объектами, плохо соответству­ют реальному положению вещей. Они остались нам в наследие от тех времен, когда управление каждым объектом обеспечивалось одним реальным техническим устройством - релейно-контакт-ным блоком, регулятором. Предпочтительнее использовать тер­мин элемент управления. Под ним будем понимать совокуп­ность формальных правил, по которым информация, исполь­зуемая для управления, перерабатывается в управляющие воздействия.
Эти правила называют алгоритмами, или законами управ­ления. Алгоритмом - если управляющие воздействия вырабаты­ваются с помощью многошагового процесса, законом - если од-ноэтапно.
Закон обычно выражается формулой или таблицей. Формула может включать как алгебраические и интегрально-дифферен­циальные зависимости, так и логику. Любой закон может быть представлен алгоритмом, поскольку любую формулу можно представить в виде последовательности более простых операций. Однако не всякому алгоритму можно противопоставить закон. Су­ществуют методы выработки решений (управляющих воздейст­вий), которые, по существу, в силу различных причин носят ха­рактер последовательности отдельных этапов: методы линейного и динамического программирования, метод ветвей и границ и т. п.
Для выработки управляющих воздействий в общем случае используется информация о текущих значениях:
•  управляемых переменных;
•  задающих воздействий - переменных, определяющих желаемое поведение объекта управления;
•  возмущающих воздействий.
Задающие воздействия вырабатываются, как правило, вне системы управления, на верхнем уровне. В тех случаях, когда эта информация заранее записывается в памяти и используется для управления в нужный момент, в состав системы управления включают задающее устройство (в программно-логическом управлении - программатор).
Подобную схему можно найти сегодня в начале большинства книг по управлению самыми различными системами, как соци­ально-экономическими (предприятие, цех, участок), так и тех­ническими (станок, робот, транспортное средство). Основа схе­мы - два прямоугольника. Один из них - то, чем нужно управ­лять. Это может быть завод, цех, участок производства, техноло­гический агрегат. Другой прямоугольник - то, что должно управлять объектом, - элемент управления. На заводе - это ад­министрация предприятия, использующая автоматизированную систему управления (АСУ), на участке - АСУ технологическим процессом, применительно к технологическому агрегату - рабо­чий или автоматическое устройство управления агрегатом. Пря­моугольники - элемент и объект управления - связаны двумя линиями - прямой и обратной связью. По линиям циркулирует информация: по одной - туда, по другой - обратно. Туда, на объ­ект управления, идет от элемента управления командная инфор­мация: что, когда и как нужно сделать. Обратно, в элемент управления, поступает с объекта информация о его состоянии — доклад о том, что, когда и как сделано, в каком положении нахо­дятся элементы станка, робота и т. п. Это сведения о выполне­нии заданий, наличии материалов, инструмента, работе станков и т. п. В элементе управления информация состояния перераба­тывается в командную информацию. На основе этой переработки рождаются указания о дальнейшей работе объекта, команды на перемещение и т. п.
Итак, первое: управление - это воздействие органов или устройств управления на объекты управления.
Второе: воздействие на объект управления осуществляется в соответствии с принятыми органами управления решениями.
Третье: целенаправленная переработка информации, состав­ляющая основу управления, это интеллектуальная, умственная задача. Сегодня она все чаще и во все большем объеме поручает­ся компьютерам - электронным вычислительным машинам.
В связи с тем, что изменения некоторых переменных в систе­ме управления по различным причинам могут иметь кратковре­менный характер, а информация об этих изменениях влияет на выбор управляющих переменных, элемент управления должен включать в себя еще и память - устройство для фиксации собы­тий, имевших место в предшествующие моменты времени.
Система управления - понятие не материальное. Это сово­купность математических моделей реального объекта управле­ния и модели элемента управления - алгоритма или закона управления. Основная задача этого понятия - формальная или формализованная разработка закона или алгоритма управления по известной модели объекта.
Реальная система управления производственным комплек­сом представляет собой совокупность контуров управления, рас­положенных на различных уровнях управления, связанных ме­жду собой как по вертикали, когда система нижнего уровня представляет собой объект управления для системы верхнего уровня, так и по горизонтали, если для управления переменны­ми одного объекта необходима информация о состоянии одной или нескольких переменных другого.
Для управления реальной производственной системой (участ­ком, цехом, заводом) необходимо управлять очень большим количе­ством переменных, как производственных, так и технологических. Управление каждой из них не обязательно требует информации о всех остальных. Как правило, для каждой из переменных нужно учитывать не более пяти-шести переменных. Действительно, лю­бой технологический комплекс состоит из относительно обособ­ленных технологических и вспомогательных агрегатов, как пра­вило связанных друг с другом через одну, редко две переменные. Кроме того, задачи управления на различных уровнях управле­ния характеризуются различными по своему характеру и сущно­сти объектами управления. На нижних уровнях переменные представляют собой, как правило, параметры технологического оборудования: положение, скорость движения, температура, дав­ление и т. п., на верхних - параметры материальных потоков: об­рабатываемых материалов, инструмента, оснастки, готовых про­дуктов и т. п.
Все системы различаются между собой как по типу объекта, так и по способу управления.
Если математическая модель объекта управления отражает связь между установившимися значениями переменных, т. е. инерционными характеристиками объекта можно пренебречь, то такой объект называют статическим и систему управления соот­ветственно статической. Например, задачи распределения обра­ботки по технологическим агрегатам.
Если же инерционными характеристиками объекта пренеб­речь нельзя и модель включает время, то объект управления и систему управления называют динамическими. К динамическим системам относят широко известные системы регулирования па­раметров технологических агрегатов.
Если объект и внешние воздействия (возмущающие и задаю­щие) могут быть описаны детерминированными математически­ми зависимостями, то такие системы называют детерминиро­ванными, в противном случае - стохастическими, или вероят­ностными.
Переменные модели объекта могут иметь непрерывный ха­рактер или дискретный. Непрерывность или дискретность пере­менных определяется как физическими свойствами объекта, ко­гда объект имеет ограниченное число устойчивых состояний, а параметры переходов из одного устойчивого состояния в другое не интересуют, так и целями управления. Если для цели управ­ления достаточно знать, что переменные объекта находятся в оп­ределенных пределах, то используются модели с дискретными переменными.
Непрерывные системы — системы с непрерывными перемен­ными описываются алгебраическими и дифференциальными за­висимостями. К ним относятся системы автоматического регули­рования.
Дискретные системы описываются средствами дискретной математики — множествами, отношениями, графами, матрица­ми, формулами алгебры логики.
По принципам управления системы делятся на работающие в реальном масштабе времени и работающие по предваритель­но разработанному плану, программе. Иногда говорят, что по­следние работают в «отсроченном режиме».
Отличить первые от вторых можно по следующему признаку. Как известно, для управления необходимо выполнить три груп­пы операций: собрать информацию, выработать на ее основе управляющие воздействия (решения) и, наконец, реализовать, применить эти управляющие воздействия к объекту. Если эти три группы можно во времени разделить, то мы имеем дело с управлением по предварительно разработанной программе или плану. Это понятие несколько шире, чем общепринятое понятие «планирование». Под него подпадают и такие программы, как последовательность опорных точек при обработке на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), и так называемые шаблоны плавок, и программы тепловой обработки, т. е. все слу­чаи, когда управляющие воздействия можно заранее определить и распределить по порядку или во времени.
Процесс управления носит периодический характер, разде­лен на этапы планирования. Очевидно, что разработка плана или программы возможна, если достаточно достоверно известны или хорошо прогнозируются результаты предыдущего этапа планирования, задающие и возмущающие воздействия. Харак­терная черта планирования - пошаговое управление, причем принятие решения на каждом последующем шаге производится с учетом результатов управления на предыдущем шаге. Вторая особенность планирования - сравнительно сложные многошаго­вые методы выработки управляющих решений, как правило связанные с конструированием и оценкой вариантов или проиг­рыванием их на модели.
Системы планирования широко распространены не только на верхних уровнях управления производством, но и в процессах управления технологическим оборудованием. Если же все три группы операций: сбор информации, выработка решений и их реа­лизация - неразделимы во времени, то такое управление относят к управлению в реальном времени.
Процесс в таких системах практически непрерывный: сбор информации, выработка решения и его реализация выполняют­ся слитно и непрерывно. Такое управление применяется для управления и инерционными, динамическими объектами. Реак­ция на непосредственно предшествующие команды или решения на момент выработки последующих еще не известна, прогноза об изменении возмущающих и задающих воздействий, как прави­ло, нет: используется информация о текущих значениях управ­ляемых переменных, задающих и возмущающих воздействиях. В некоторых случаях при наличии в управляющем устройстве памяти используется информация о предшествующих значениях этих переменных и воздействий.
Если процессы быстротекущие, времени на проигрывание ва­риантов нет. Единственный выход - на каждую ситуацию управ­ления заранее подготовить соответствующий набор управляющих воздействий. Это задача сложная, поскольку ситуаций может быть очень много. Облегчается она тем, что в большинстве случа­ев между ситуациями и целесообразными, т. е. ведущими к цели управления, управляющими воздействиями существует функцио­нальная зависимость — закон управления. Эта зависимость уста­навливается на основе следующего подхода: контур управления в целом рассматривается как динамическая система, поведение ко­торой определяется как характеристиками объекта, так и харак­теристикой устройства управления — законом управления.
Выбором соответствующего закона управления можно до­биться желаемого поведения системы. Например, в системах не­прерывного управления (регулирования) выбором закона управ­ления обеспечиваются устойчивость и качество переходного про­цесса. Более сложным законом управления можно обеспечить максимальное быстродействие и т. д. Для дискретных систем за­кон управления выражается в форме логических соотношений. Выбором логической функции можно добиться реализации цик­лического процесса (цикловое управление). Значение этой функ­ции (управляющее воздействие) может определиться сразу, практически одномоментно (так называемая аппаратурная реа­лизация), а может в результате последовательного алгоритмиче­ского процесса. Это зависит от сложности функции и имеющих­ся технических средств.
Необходимо отметить, что четкой границы или признака, от­личающего оба типа управления, не существует. Различие заклю­чается в отношении между быстродействием элемента управле­ния и скоростью протекания процесса в объекте управления.
В чистом виде эти два типа управления встречаются редко. Как правило, реальные системы управления используют оба принципа. В системах планирования производства предусматри­вают механизмы корректировки планов, или «регулирование» производства. В системах регулирования и программно-логиче­ского управления, когда возможно, используют заранее запро­граммированные режимы.
И наконец, в особый класс выделают так называемые опти­мальные системы управления. Дело в том, что задача управле­ния, как правило, допускает не одно решение: имеется несколь­ко способов достижения цели управления. Каждому способу со­ответствуют свои затраты (энергии, времени и т. д.) или характеристики (точность, надежность). Оценка этих показате­лей называется критерием качества управления. Управление, обеспечивающее наряду с достижением цели минимальные (или максимальные) значения критерия качества, называется опти­мальным управлением.
Оптимизация управления достигается в основном двумя спо­собами.
Первый способ - планирования или программирования - ис­пользуется в тех случаях, когда, во-первых, параметры модели объекта управления достоверно известны и не меняются в про­цессе управления; во-вторых, характер возмущающих и задаю­щих воздействий достоверно известен и не меняется в процессе управления. Тогда существует принципиальная возможность априорного расчета управляющих воздействий, обеспечивающих оптимальный процесс.
К оптимальному типу управления относится управление, ис­пользующее алгоритмы линейного, нелинейного и динамическо­го программирования, принцип максимума.
Второй способ применяется тогда, когда параметры модели достоверно неизвестны или меняются во времени либо неизвес­тен характер возмущающих или задающих воздействий и пре­небречь ими нельзя. Оптимизация обеспечивается в процессе реализации управляемого процесса, в реальном времени. Такой принцип называют принципом адаптации, а системы управле­ния соответственно - адаптивными.

НАВЕРХ