Составляющие процесса управления

Под управлением будем понимать совокупность мероприятий по организации процесса для достижения поставленной цели.

Необходимые составляющие процесса управления рассмотрим на примере движения судна - см. рис. 1.1.

Рис. 1.1

Целью процесса управления в данном случае является поддержание объектом управления (ОУ) заданного курса y з. При движении ОУ (судно) подвергается возмущающему воздействию fв (волны, порывы ветра), в результате чего текущий курс y в некоторый момент времени будет отличаться от заданного y з. Информация о цели и о текущем состоянии процесса управления поступает на управляющее устройство (УУ). В УУ сравниваются цель и текущее состояние, оценивается их рассогласовани е Dy и вырабатывается управляющее воздействие m на регулирующий орган ОУ. В данном случае регулирующий орган ОУ – руль; управляющее воздействие m – угол поворота руля.

УУ “принимает решение”, то есть вырабатывает управляющее воздействие на основе величины рассогласования и в соответствии с некоторым алгоритмом управления – законом управления. Это управляющее воздействие должно минимизировать рассогласование между целью и состоянием процесса управления с заданной точностью и за требуемое время.

Рассмотренный пример содержит все необходимые аспекты, то есть все перечисленные ниже составляющие процесса управления любым объектом.

1. Наличие четко формализованной цели управления. В данном случае это - требуемый курс судна y з,

2. Контроль за текущим состоянием процесса управления. В данном случае это - истиный курс судна y,

3. Сопоставление цели и состояния процесса, оценка рассогласования и принятие решения, то есть выработка управляющего воздействия,

4. Исполнение решения – непосредственное действие на регулирующий орган ОУ.

Отсутствие хотя бы одной из перечисленных составляющих или их неправильная организация делают невозможным осуществление процесса управления либо вообще, либо - с достаточно высоким качеством.

Для организации процесса управления конкретным объектом помимо УУ необходимы измерительные устройства для получения информации о текущем состоянии, а также усилительно-преобразовательные устройства и исполнительные механизмы, назначением которых является согласование сигналов по физической природе, по мощности и динамическому диапазону. Все эти взаимосвязанные и взаимодействующие функциональные устройства в совокупности с ОУ и образуют систему управления (СУ).

Принципы управления

Несмотря на многообразие ОУ, можно сформулировать лишь несколько основополагающих принципов управления. Реализация того или иного принципа управления определяет вид общей структуры СУ.

Независимо от того, как организован процесс управления, в любой СУ должен присутствовать прямой канал передачи управляющего воздействия fу к той выходной координате y, которая должна это управляющее воздействие “воспроизводить” – рис. 1.2.

Рис. 1.2

Здесь изображена укрупненная структура; ОУ может содержать усилительные, преобразовательные и другие функциональные звенья.

Принципы управления разделяются по способу контроля за текущим состоянием процесса управления.

Принцип разомкнутого управления

Структура на рис. 1.2 собственно и реализует принцип разомкнутого управления. По-существу, здесь не производится учет текущей информации о состоянии процесса управления.

Этот принцип может быть использован только в тех случаях, когда сигнальное возмущающее воздействие fв незначительно, вариации параметров (параметрические возмущения) всех функциональных устройств также малы, математическое описание СУ известно и достоверно, а требования к качеству процесса управления не слишком высоки. Таким образом, использование принципа разомкнутого управления весьма ограничено.

Принцип компенсации

При реализации принципа компенсации учет информации о текущем состоянии процесса управления производится путем непосредственного измерения возмущающего воздействия – см. рис. 1.3.

Рис. 1.3

Структурной особенностью СУ, реализующих принцип компенсации, является наличие дополнительного пути прохождения возмущающего воздействия на структурной схеме модели системы.

Принцип компенсации возмущения используется в тех случаях, когда имеется глобальное (по сравнению с другими) и поддающееся измерению сигнальное возмущение.

Очевидно, что влияние параметрических возмущений и неопределенность параметров операторов функциональных звеньев в данном случае не учитываются, не ослабляются и непосредственно ухудшают качество процесса управления.