Принципы управления теории автоматического регулирования

Формирование конкретных принципов управления началось в технике. Была разработана теория автоматического регулирования, которая в последующем была расширена до более широкого применения и названа теорией автоматического управления. Большим достижением теории автоматического управления являются общие принципы управления, разработанные в этой теории, которые названы фундаментальными и являются достаточно общими. Эти принципы пытаются применить и для управления в социально-экономических системах.

Основными из этих принципов являются следующие.

1. Принцип разомкнутого, или программного управления.

Сущность принципа состоит в том, что управление осуществляется с помощью заданного алгоритма или программы.

Условно этот принцип управления представлен на рис. 2.14, на котором показаны: устройство, вырабатывающее программу или закон функционирования %%x(t)%%, объект управления, помехи %%z_j%% выходной результат %%y_{вых}%%, устройство, которое принято обозначать специальным знаком — кругом, разделенным на секторы, вырабатывающее совокупность управляющих воздействий %%u(t)%% или выявляющее наличие рассогласования результата с требуемым (как на рис. 2.14).

Рис. 2.14

В некоторых случаях блок выработки закона управления и управляющее устройство совмещены.

Схема имеет вид разомкнутой цепи, в которой основное воздействие передается от входа к выходу, выполняя заданную программу (закон функционирования), что и дало название принципу. При таком принципе управления помехи %%z_j%% могут исказить желаемое %%y_{вых}%%. Тем не менее благодаря простоте этот принцип широко используется.

По разомкнутoму принципу построены устройства пуска музыкальной шкатулки, магнитофона и других аудиоустройств, станки с программным управлением, управление конвейером.

2. Принцип компенсации, или управления по возмущениям. Этот принцип называют также принципом управления с упреждением.

При таком принципе используется устройство, измеряющее помехи и вырабатывающее компенсирующие воздействия, которые корректируют закон управления (рис. 2.15).

Рис. 2.15

Устройство такого рода называют компенсирующим устройством.

3. Принцип обратной связи, или управления по отклонению.

Принцип иллюстрируется рис. 2.16. Получаемые значения %%y_{вых}%% корректируются на основе измерения отклонений %%\Delta y%% от требуемого результата %%y_{треб}%% называемого в теории автоматического управления «уставкой».

Понятие обратной связи легко иллюстрируется на примерах технических и электронных устройств. Однако при использовании этого понятия применительно к социально-экономическим системам это понятие не всегда верно интерпретируется.

Рис. 2.16

Обратная связь может быть:

• отрицательной — противодействующей тенденциям изменения выходного параметра, т.е. направленной на сохранение, стабилизацию требуемого значения параметра (например, стабилизацию выходного напряжения, или в системах организационного управления — количества выпускаемой продукции и т.п.);
• положительной, сохраняющей тенденции происходящих в системе изменений того или иного выходного параметра (что используется при разработке генераторов разного рода, при моделировании развивающихся систем).

4. Совмещение принципов обратной связи и управления с упреждением.

Для совершенствования управления используют различные способы совмещения принципов управления (например, модель типа приведенной на рис. 2.17).

Рис. 2.17

По принципу обратной связи функционируют основные регуляторы организма человека (при прикосновении к горячему утюгу человек автоматически отдергивает руку и т.п.). Такой эффект подобен работе термостата (регулятора температуры). Но регуляторы человека только в раннем детстве работают по принципу термостата. В последующем, обжегшись или оступившись несколько раз, ребенок приобретает условный рефлекс, оберегающий его от боли, и регуляторы человека начинают работать по принципу, называемому гомеостазом, упрощенной моделью которого может быть сочетание принципов управления, приведенное на рис. 2.17.

Приведенные принципы позволяют также глубже понять проблему адаптации.

Адаптация — в широком смысле способность системы приспосабливаться к изменяющимся условиям среды, помехам, исходящим от среды и оказывающим влияние на систему.

Если система не может приспосабливаться к изменениям окружающей среды, то она погибает.

В процессе приспособления могут изменяться: количественные характеристики системы (например, параметры автопилота при изменении динамических характеристик летательного аппарата); структура системы (например, ящерица способна отбрасывать хвост при необходимости, аналогично способность корректировки организационной структуры считается полезной характеристикой предприятия и организации, обеспечивающей их адаптивность); корректироваться закон функционирования, поведение системы.

В развивающихся системах существуют различные формы адаптации: рост системы, настройка и самонастройка, обучение и самообучение, объединение систем в коллектив и, наоборот, — распад системы на отдельные части и т.д.

Высокоорганизованные адаптивные системы обладают, кроме того, способностью изменять внешнюю среду для того, чтобы не было необходимым изменение поведения систем.

Рассматриваемые модели для пояснения представлены в графической форме. Однако они могут быть отображены и формальными аналитическими методами, которые помогают проводить исследования функционирования и устойчивости систем.