1.2. Управление технической системой

Любая ТС в определенных условиях характеризуется относительно стабильной организацией и явно выраженной целевой функцией, которая реализуется посредством целенаправленного воздействия на систему, т. е. с помощью управления. Соответственно управлением называют процесс организации целенаправленного воздействия на систему как объект управления, в результате которого система переходит в требуемое состояние. В общем виде схема управления объектом приведена на рисунке ниже.

В основе процесса управления лежит информация о состоянии среды Х, объекта Y и цели управления I. Для целенаправленного функционирования подсистемы управления необходим алгоритм управления в виде совокупности однозначно интерпретируемых правил реализации поставленной цели Z в данной ситуации.

Информация I = <Х_d, Y_d> о состоянии среды и объекта поступает в подсистему управления через подсистемы датчиков D_x и D_у, которые можно назвать подсистемами сбора информации. При ограниченности ресурсов, обычно выделяемых на управление, информация I всегда является неполной, т. е. на объект может оказываться воздействие, не учитываемое подсистемой сбора информации. Поэтому на рисунке показано ненаблюдаемое возмущение Е, под которым подразумеваются все внешние и внутренние процессы, влияющие на состояние Y объекта, но не воспринимаемые подсистемами сбора информации в силу их функциональной неполноты.

Располагая информацией I = <Х_d, Y_d> и алгоритмом управления для достижения цели I, подсистема управления вырабатывает воздействие U = φ(I, Z), которое реализуется исполнительными механизмами.

В общем случае исполнительные механизмы выполняют команду U с некоторой задержкой и поэтому возможно U₀ ≠ U , где U₀ - состояние управляемого входа объекта. Это необходимо учитывать при разработке

информационно-управляющей системы объекта, поскольку его состояние Y определяется тремя факторами, т. е. Y = F₀(X, Е, U₀), где F₀ - оператор работы объекта управления. Здесь под информационно-управляющей системой объекта понимается совокупность средств реализации алгоритмов управления, включаемых в состав подсистем сбора информации и управления и объединяемых для достижения заданных целей управления.

Таким образом, основными факторами, присущими любой системе управления, являются:

• цель управления Z;

• информация I о состоянии объекта управления и его окружения;

• алгоритм управления φ;

• воздействие U₀ на объект управления.

Важно отметить, что управление оказывается невозможным при исключении из этого перечня хотя бы одного фактора и оно считается качественным, если наиболее полное достижение поставленной цели обеспечивается в заданных условиях при наиболее эффективном распределении ограниченных ресурсов управления. Для достижения эффективного управления необходимо определить количественную оценку полноты достижения целей управления. Эту оценку принято называть критерием эффективности (качества) управления. Конкретные критерии эффективности выбираются в зависимости от характера решаемой задачи.