Вселенная не имеет такого объекта, который в принципе нельзя было бы представить в виде системы — со всеми методологическими последствиями, вытекающими из этого. Сегодня утверждение о том, что наука только тогда достойная своего звания, когда способна оценивать объект исследования с помощью математики, дополнить обоснованным утверждениям; наука становится такой толь ко когда применяет принципы системного анализа. [12]
Мы привыкли понятие автоматизированных систем управления трактовать со стороны экономики и информатики. Автоматизированную систему управления (АСУ) трактуют как человеко-машинная система, которая в условиях наличия случайных помех обеспечивает оптимизацию и ускорение процесса производства услуг на основе автоматизации как системы управления, так и производства в различных сферах человеческой деятельности.[6, c.4]
За время возникновения и развития АС имели различную структуру этих компонентов, которая в значительной степени зависела от технико-эксплуатационных характеристик вычислительной техники, что в тот или иной период использовалась для автоматизации экономических задач.
Между этими этапами нет четкой границы, хотя определенное влияние на их содержание имел состав технической базы управления.
Созданию автоматизированных систем (АС) в нашей стране уделяется много внимания. По масштабам, темпам роста, затратами материальных, финансовых и трудовых ресурсов, а также по степени влияния на процессы управления проблема создания АС превратилась в большое народнохозяйственное задачи.
Современная АСУ с адресным хранением не только абсолютно меняет технические средства, но и философию управленческой системы.[6, c.7]
В автоматизированных системах управления под управлением с обратной связью понимают применение разностных сигналов, определяются сравнением фактических величин переменных системы с желаемыми показателями, как средство управления системой.
Рассмотрим историию возникновения автоматизированных систем управления как науку. Сначала мы рассмотрим историю возникновения автоматического управления, а впоследствии философию классической и современной теории управления автоматизированных систем.
1. История формирования принципов автоматического управления
Автоматизированная система управления персоналом
... ПК. Современные автоматизированные системы управления персоналом предназначены для оптимизации работы в первую очередь руководства и персонала кадровых ... Системой поддержки принятия решений (СППР), являются основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений. Создателем первых АСУ в СССР является доктор экономических наук, профессор, член-корреспондент Национальной академии наук ...
Философия – это наука о общие и фундаментальные проблемы, связанные с существованием, знаниями, ценностями, сознанием, разумом и языком. Она отличается от других способов исследования этих вопросов своим критическим, в общем систематическим подходом и опорой на рациональные суждения.
Смыслы, которыми она оперирует в оценке состояния и перспектив развития управления техническими системами, она берет из истории явления. Поэтому нам в ходе анализа общей теории управления важно выявить семантически-смысловое развитие идей, принципов и моделей управления. Далее воспроизведем когнитивными средствами путь, который прошла теория автоматизированных систем управления.
Зарождение математической теории управления
Рене Декарт (1596-1650) ввел понятие метода. Галилео Галилей (1564-1642) внедрил физические эксперименты. Впоследствии Исаак Ньютон (1642-1727) и Готтфрид Лейбниц (1646–1716), представляя дифференциальное исчисление, достигли настоящей метаморфозы в науке. Они превратили операционные основы науки, достижение Аристотеля, в ее современную форму. Установили примат математики, по которым мы живем сегодня. Этот новый подход охватывал физические эксперименты и математические модели, включающие дифференциальные уравнения.
Примат математики оказался настолько эффективным, что ученые нередко продолжают ссылаться на математическое представление своего творения, математические модели, даже не обращаясь к реальной жизни. Они заинтересованы в объяснении математических моделей, исследовании их свойств и возможных решений.
Управление с обратной связью является технической дисциплиной. Его развитие тесно связано с практическими проблемами, которые необходимо было решить в течение определенного этапа истории человечества. Но теория управления начала получать собственный язык – язык математики. В середине XIX века математики впервые использовали для изучения постоянства и стабильности систем управления с обратной связью. Разработка систем управления с обратной связью в течение Промышленной Революции проходила путем проб и ошибок, а также за содействие интуиции инженеров. Итак, это было больше искусство, чем наука. В 1868 году Дж. К. Максвелл предложил точный научный математический анализ системы управление с обратной связью. Это было зарождением математической теории управления, поэтому период до 1868 года можно назвать предысторией теории управления. [5, c.353]
Дифференциальные уравнения
В 1840 году Королевский астроном в Гринвиче, Дж. Бы. Эйри, разработал устройство обратной связи для наведения телескопа. Его изобретение – система управления скоростью, которая автоматически вращала телескоп, чтобы компенсировать вращение Земли, позволяя изучать определенную звезду в течение длительного времени. Эйри обнаружил, что при неправильном проектировании в системе управления с обратной связью появлялись значительные колебания. Ученый был первым, кто исследовал устойчивость систем управления с обратной связью, а также впервые использовал дифференциальные уравнения для их анализа. Теория дифференциальных уравнений была на то время хорошо развита, благодаря открытию И. Ньютоном (1642-1727) и Г. В. Лейбницом (1646-1717) бесконечно малых, а также труда братьев Бернулли (конец XVII – начало XVIII веков),
Управление электроэнергетической системой
... 2.1.4 Переход от уравнений состояния непрерывных систем управления к уравнениям состояния дискретных систем Дискретные системы управления содержат в структуре цифровые вычислительные устройства, ... = 1.5; S c = 0.08. 2. Исследование систем автоматического управления 2.1 Математические модели непрерывной системы управления 2.1.1 Математическая модель в пространстве состояний Под математической ...
Использование дифференциальных уравнений при анализе движения динамических систем было основано Же. Л. Лагранжем (1736-1813) и В. Г. Гамильтоном (1805-1865).
[5, c.354]
Теория устойчивости
Максвелл (1868 г.) проанализировал постоянство центробежного регулятора Уатта. Его метод заключался в линеаризации дифференциальных уравнений движения с целью выявления характеристического уравнения системы. Он изучал влияние системных параметров на устойчивость и доказал, что система работает стабильно, если корни характеристического уравнения имеют отрицательные действительные части.
Российский ученый И. Вышнеградский (1877 г.) проанализировал постоянство регуляторов, используя дифференциальные уравнения независимо от Максвелла. В 1893 году. Сарай исследовал регулирования водной турбины по помощью методики Вишнеградського. Он смоделировал динамику силового привода и включил в исследование задержку приводного механизма. Не зная о трудах Максвелла и Рауса, он поставил перед А. Гурвицом вопрос об определении постоянства характеристического уравнения (1895 г.) и он решил его самостоятельно. Труд Е. Ляпунова была новаторской для теории управления. В 1892 году он исследовал постоянство нелинейных дифференциальных уравнений, используя обобщение понятия энергии. К сожалению, хотя его достижения применяли и продолжали развивать в России, его теория была слишком изысканной для Запада до примерно 1960 года, когда, наконец, осознали ее значимость. Британский инженер А. Хевисайд изобрел операционное счисления в 1892-1898 гг. Он изучал нестационарный режим систем, введя понятие об передаточную функцию. В 1910 Е. Сперри изобрел гироскоп, который он использовал для стабилизации и управления кораблями, а впоследствии при управлении летательными аппаратами. Н. Минорський (1922 г.) предложил свой трехканальный регулятор для управления кораблями. Он впервые использовал пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор. Ученый рассматривал нелинейные эффекты в системе управления с обратной связью.
Работая в Североамериканской авиации Эванс (1948 г.) представил метод корневого годографа, который способствовал непосредственному определению координат полюса замкнутой системы в пространстве состояний. Впоследствии, на протяжении 50-х годов ХХ века, исследования в сфере управления сосредоточивались на пространстве состояний и получении желаемых динамических характеристик системы управления с обратной связью через призму времени нарастания сигнала, относительного перерегулирования и др.[13, c.35]
Теория систем
Именно в рамках исследования систем теория управления со обратной связью занимает свое место в организации человеческих знаний. Понятие системы, как динамической категории с определенными “входами” и “выходами”, соединяющие ее с другими системами и с внешней средой, была ключевой предпосылкой дальнейшего развития теории автоматического управления. История теории систем требует целостного исследования, однако ниже представляем краткий обзор.
Управление системой доставки продукции
... [2]. Транспортная система - транспортная инфраструктура, транспортные предприятия, транспортные средства и управление в совокупности. Единая ... единицу времени. Грузооборот – основной экономический показатель продукции транспорта, характеризующий суммарный вес грузов, перевезенных на ... Большая маневренность и подвижность; высокая скорость доставки груза; небольшие капиталовложения в освоение малого ...
В течение XVIII и XIX веков исследования А. Смита в области экономики (Богатство наций, 1776 г.), открытие Ч. Дарвина (Происхождение видов путем естественного отбора 1859 г.), достижения в политике, социологии и других сферах имели значительное влияние на человеческое сознание. Исследования
Натурфилософии было результатом трудов греческих и арабских философов, свой вклад сделали Николай Кузанський (1463 г.), Лейбниц и другие. Достижения XIX века, дополненные
Промышленной Революцией и растущей осведомленностью в геополитике и астрономии, имели значительное влияние на Натурфилософию и изменили ее суть. В начале ХХ века А.Н. Уайтхед (1925 г.) с философией “органического механизма”, Л. фон Берталанфи (1938 г.) с иерархическими принципами организации и другие заговорили о “общую теорию систем”. При таких условиях проходила эволюция теории управления.
Анализ в частотной области
На протяжении становления теории управления математический анализ систем управления проводили с помощью дифференциальных уравнений во временной области.
В телефонных лабораториях фирмы Белл на протяжении 1920-30-х гг. разрабатывались подходы к анализу коммуникационных систем в частотной области, которые начаты П.-С. Лапласом (1749-1827), Же. Фурье (1768-1830), А. Л. Коши (1789-1857) и другими.
Значительной проблемой в разработке системы массовой коммуникации, охватывающая большие расстояния, есть потребность периодически увеличивать голосовой сигнал в длинных телефонных линиях.
Первоочередной задачей стала разработка усилителей для передатчиков. К сожалению, несмотря на значительные усилия, усиливается не только информация, но и шум.
Чтобы уменьшить искажения у усилителей передатчиков, Г. Блэк использовал отрицательный обратная связь. Он получил собственный критерий устойчивости Найквиста, основанный на полярной диаграмме комплексной функции. В 1938 году Х. В. Боде использовал амплитудную и фазо-частотную характеристики комплексной функции. Он исследовал стабильность системы управление с обратной связью, используя понятие запаса устойчивости по амплитуде и по фазе.
Стохастический анализ
В настоящее время в теории управления и коммуникации также были введены стохастические методы. В 1942 году в Массачусетском технологическом институте Н. Винер проанализировал системы обработки информации с помощью моделей стохастических процессов. Работая в частотной области, он разработал статистически оптимальный фильтр для стационарных непрерывных сигналов, что улучшило соотношение сигнал- шум в системе связи. Российский ученый А. Колмогоров (1941 г.) предложил теорию дискретных стационарных стохастических процессов.
Проблемы проектирования нелинейных и многомерных систем
Управление системой теплоснабжения
... и он может быть заранее рассчитан. При эксплуатации систем воздушного теплоснабжения, главным образом, используют качественное регулирование, осуществляемое путем ... охарактеризовать особенности регулирования системы теплоснабжения; описать основные положения управления работой системы тепло-снабжения. Объектом является система теплоснабжения, предметом – особенности управления ею. Пусковое ...
Частотный подход позволял проектировать линейные и инвариантные во времени системы. Он эффективен при работе с одномерными системами типа один вход/один выход. Но графические методы невозможно использовать в случае многих входов и выходов, то есть для расчетов многомерных систем.
Разработчики классических систем управления добились определенных успехов в работе с нелинейными системами. Используя шумоподавляющих характеристики методов представление в частотной области, можно создать систему управления, устойчивую к изменениям системных параметров, погрешностей измерения и внешних препятствий. Следовательно, классические методы можно использовать в линеаризований версии нелинейной системы, получая хорошие результаты в точке равновесия, в которой характеристики системы приближенно линейные.
Методы представления в частотной области можно также использовать в системах с простыми типами нелинейностей по помощью характеристической функции, которая базируется на критерии Найквиста. Этот метод был впервые применен польским ученым Я. Грошковським в разработке радиопередатчика перед
Второй мировой войной и описан Я. Кудревичем в 1964 году.
К сожалению, невозможно создать системы управления для сложных нелинейных многомерных систем, которые применяют в авиации и космонавтике, опираясь на допущение линейности и поочередно рассматривая одномерные системы.
В Советском Союзе активно изучали нелинейные системы управления. После инициативе Ляпунова исследования были направленные на методы представления во временной области. В 1948 году Иващенко описал принцип релейного управления, когда сигнал управления переключается между дискретными значениями. В. Попов (1961 г.) предложил круговой критерий для анализа нелинейной стабильности.
Эра вычислительных машин и современных систем управления
Период после Второй мировой войны можно назвать классическим периодом теории управления. Он характеризовался использованием частотных методов и появлением первых учебников и непосредственных средств проектирования, которые подкрепляли знания, основанные на интуиции, и обеспечивали решение расчетных проблем в частотной области. Для расчетов применяли логарифмические линейки и графические методы.
Классические способы разработки можно применять вручную, опираясь на графические методы. С другой стороны, разработка современных систем управления требует решения сложных нелинейных матричных уравнений. К счастью, в 1960-х годах произошли значительные сдвиги в сфере цифровых компьютерных технологий. Без компьютеров современные системы управления имели бы ограниченное применение.
С начала 1960-х годов исследователи систем управления отказались от расчетных методов в частотной области классической теории управления и вернулись к методам дифференциальных уравнений конца XIX века, выражавшиеся в временной сфере.
Стало понятно, что необходимо вернуться к методам представление во временной области раннего периода развития теории управления, которые основывались на дифференциальных уравнениях.
Место измерительных информационных систем в современной измерительной ...
... оборудованием. Измерительные информационные системы (ИИС) являются наиболее важным видом автоматизированных СИ. Однако, прежде чем говорить о функциях и особенностях ИИС, напомним общепринятую классификацию СИ. Место измерительных информационных систем в современной измерительной технике и в информационных технологиях В ...
Стоит отметить, что исследования Лагранжа и Гамильтона позволяют составлять нелинейные уравнения движения для многих динамических систем. Таким образом, нужна была теория управления, которая бы могла рассматривать такие нелинейные дифференциальные уравнения.
Оптимальность природных систем
В 1696 году Иоганн Бернулли впервые упомянул о принцип оптимальности по отношению к задаче о брахистохрон. Эту задачу решили братья Бернулли и И. Ньютон. Стало понятно, что поиск оптимальности – фундаментальное свойство движения в естественных системах. Исследовались разные принципы оптимальности, включая принцип минимального времени в оптике Ферма (XVII ст.).
Например, Гамильтон сделал вывод о том, что система движется таким образом, чтобы минимизировать интеграл во времени между кинетической и потенциальной энергией. Этот принцип оптимальности является принципом минимума.
Теория оптимального управления и оценивания
Важным понятием, которое лежит в основе теории управление, оптимизация. Ее считают областью математики, целью которой является улучшение переменной, чтобы максимально увеличить прибыль (или уменьшить расходы).
Это может касаться многих практических ситуаций (переменной величиной может быть температура, поле скорости, мера информации).
Теория оптимизации и ее смежные методы являются достаточно широким предметом исследования, поэтому требуют отдельного труда. С другой стороны, немало современных достижений в области информатики и компьютерной науки тоже сыграли важную роль в процессе развития оптимизации. При этом сложность современных систем делает невозможным применение стратегий эффективного управления или оптимизации без соответствующего (и комплексного) программного обеспечения.
Поскольку природные системы проявляют оптимум в руси, целесообразно создать искусственные системы управления, которые функционируют оптимальным способом. Эти разработки можно осуществить во временной сфере. В контексте проектирования современных систем управления можно минимизировать время пробега, или общий квадратичный функционал энергии, или индекс производительности, с помощью определенных ограничений предусмотренных алгоритмов управления.
Г. Беллман (1957 г.) применил динамическое программирование до оптимального контроля дискретных динамических систем и доказал, что естественным методом решения проблем оптимального управления является решение задачи оптимального управления в обратном времени.
В 1958 г. Л. Pontryagin совместно с Болтянським, Гамкрелидзе и Мищенко разработал принцип максимума, который решил проблемы оптимального управления на основе вариационного анализа, изобретенного Л. Эйлером (1707-1783).
Он решил задачу о минимальной быстродействие и вывел двухпозиционный релейный закон регулирования как оптимальное управления.
В 1960 году были опубликованы статьи Г. Калмана и его коллег, что работали в США. В одной из них говорилось о важное исследование Ляпунова относительно управления нелинейными системами во временной сфере. В другой описано оптимальное управление систем и представлены расчетные формулы для линейного квадратичного регулятора. В статье проанализированы оптимальную фильтрацию и теорию оценивания, предложен расчетные формулы для дискретного фильтра.
В течение 60-х годов ХХ века. в США Дж. Зеймс, И. Сандберг, К. Нарендра и Гордвин, Ч. Десоуер и другие продолжили исследования Попова и Ляпунова в области нелинейной устойчивости. Широкое применение получили полученные результаты в исследовании нелинейного искажения в цепи обратной связи с ограниченным спектром, управления нелинейным процессом, систем управления летательным аппаратом и, наконец, в робототехнике.
В это время были преодолены основные недостатки классической теории управления, представлены важные новые теоретические средства. Начался новый период в развитии теории управления, который называют эрой современной теории управления.
Цифровое управление
С появлением цифровых компьютеров возникла идея использование компьютеров и микропроцессоров для управления технологическими процессами. Цифровые компьютеры используют в современных системах управления с двумя целями. Во-первых, они необходимы для решения расчетных уравнений, из которых выводится закон управления.
Это выполняется автономно во время процесса разработки. Во-вторых, поскольку законы и фильтры оптимального управления в целом меняются во времени, расчеты нужны для воплощения современных схем управления в реальных системах.
Системы управления, которые применяют цифровые компьютеры, должны работать в дискретном времени. Таким образом, появился спрос на развитие теории цифрового управления.
Исследования К. Шеннона в 50-х годах ХХ века. в телефонных лабораториях фирмы Белл обнаружили важность применения цифровых методов в обработке сигналов.
С внедрением персонального компьютера в 1983 году проектирование современных систем управления стало доступным для каждого инженера. С того времени было разработано немало пакетов программного обеспечения систем управления. Имея некоторое представление об истории теории автоматического управления, можно кратко описать основные положения классической и современной теории управления.[13, c.37]
Развиваясь в направлении совершенствования обратной связи, классическая теория управления выражалась в частотной области и пространстве состояний. Она в наибольшей мереэффективна для проектирование инвариантных во времени линейных систем, хотя были сделаны определенные дополнения для нелинейных систем. Для описания системы, необходимого для разработки средств управления с использованием методов Найквиста и Боде, применяют амплитудную и фазо-частотную характеристики. Это довольно эффективно, поскольку частотную характеристику можно измерить экспериментально. Затем можно вычислить передаточную функцию. Передаточная функция необходима для синтеза с помощью метода корневого годографа. Блок- диаграмму интенсивно используют для определения передаточных функций композитных систем. Для классической теории точное описание внутренней динамики системы не требуется.
Классическими методами систему управления можно проектировать вручную или на интерактивном компьютере помощью графических технологий. Эти методы предусматривают значительную долю интуиции и наличие у разработчика системы управления ряда конструкторских решений. Поэтому полученное решения относительно системы управления не единственно возможное. Процесс разработки является своеобразным искусством в области управленческой инженерии.
Методы квалиметрии и их использование в управлении качеством
... оценки качества, используемые для обоснования решений по управлению качеством и по смежным с ним вопросам управленческой деятельности. Она включает взаимосвязанную систему теории: общую квалиметрию, предусматривающую ... перечисленные задачи далеко не исчерпывают всей проблематики и роли квалиметрии в управлении качеством. Для квалиметрических целей оценка может проводиться по продукции однородного ...
Реальная система имеет отклонения и измерительные препятствия, поэтому ее трудно точно описать с помощью математической модели, которую инженер использует при проектировании. Классическая теория эффективна при создании систем управления, которые устойчивы к нарушениям и поддерживают необходимые характеристики замкнутой системы. Устойчивые системы разрабатывают на основе понятий запаса устойчивости по амплитуде и по фазе.
Простые компенсаторы, такие как пропорционально-интегрально- дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор), интегро-диференциюючи контуры или схемы обнуления, зазвичайиспользуются в структуре системы управления. Влияние таких схем на годографи Найквиста, Боде и корневые годографи понятен, что способствует выбору соответствующей структуры компенсатора. Сразу после создания компенсатор можно включать в процесс работы.
Ключевой концепцией классической теории управления является возможность описать свойства замкнутой системы через призму характеристик открытой системы, которые известны, или их можно легко измерить.
Классическую теорию управления трудно применять к систем с многоканальным входом, многоканальным выходом, или к многоконтурным системам. Благодаря взаимодействию локальных контуров управления в многомерной системе каждая передаточная функция системы с одним входом и одним выходом может иметь приемлемые свойства в рамках переходных характеристик и устойчивости, однако координированное управление движением системы может оказаться недопустимым.
Таким образом, разработка классических систем с многоканальным входом и многоканальным выходом, или багатоконтурних систем, требует значительных усилий, если анализировать локальные контуры с помощью графических методов.
Например, корневой считал годограф стоит строить для каждого коэффициента усиления, учитывая избранный коэффициент. Это метод проб и ошибок, для которого нужны многократные итерации, однако он не может гарантировать добрые результаты или даже устойчивость замкнутой системы. Многомерные подходы с выражением в частотной области, а также теория количественного обратной связи преодолели много ограничений и создали эффективный подход к разработке многочисленных систем с многоканальным входом-многоканальным выходом. [13]
3. Основные положения современной теории управления автоматизированных систем
Разработка современных систем управления основывается преимущественно на методах представления во временной сфере. Для этого нужна модель объекта, которым будут управлять, предоставленная в состояние системы. Чаще всего это векторное дифференциальное уравнение первого порядка
dx/dt = Ax + Bu
y = Cx,
где x(t) – вектор внутренних переменных либо состояний системы, u(t) – вектор входов системы управления, а y(t) – вектор измеренных выходов.
Классификация и общие принципы построения и применения информационных ...
... измерительные системы; статистические измерительные системы; системы автоматического контроля; системы технической диагностики; системы распознавания образов; системы ... последовательного действия (одноканальная система); параллельного действия (многоканальная система); параллельно-последовательного действия ... технических систем является либо исследование физических явлений, либо управление ...
Можно добавить шумовые составляющие, чтобы представить технологический шум и шум при измерении. Стоит отметить, что модель объекта управления выражена во временной сфере.
Эффективность современной теории управления заключается в том, что модель в пространстве состояний может отражать как систему с многоканальным входом-многоканальным выходом, так и систему с одним входом и одним выходом. То есть u(t) и y(t) – это векторы, составляющие которых являются отдельными скалярными входами и выходами. В уравнении состояний A, B и C – матрицы, элементы которых описывают динамические взаимосвязи в системе.
Методы современной теории управления были изначально использованы для линейных систем. Расширение в нелинейных систем возможно, если использовать подход Ляпунова, эффективный для систем с одним входом и одним выходом, динамическое программирование и другие методы. Открытые системы оптимального управления можно вычислить для нелинейных систем, если решить нелинейные двухточечные краевые задачи.
Как и в случае классической теории управления, можно начать решения некоторых базовых вопросов относительно работы закрытой системы, если изучить свойства открытых систем.
Например, такие характеристики открытой системы, как управляемость и прослеживаемость дают представление о том, чего можно достичь с помощью управления с обратной связью. Отличие заключается в том, что для работы с моделью в пространстве состояний требуется основательное знание теории матриц и линейной алгебры.
Чтобы получить модель закрытой системы, модель объекта следует дополнить моделью контроллера, который формирует управление с обратной связью:
u = -Kx
Коэффициент усиления K – это матрица, элементы которой являются отдельными коэффициентами усиления по отдельным переменным состояниях в системе управления. Поскольку для формированияуправления используют состояния, такую схему связей называют обратной связью по состоянию.
Автоматизированное проектирование – неотъемлемая черта современных средств управления.
Современные системы с обратной связью позволяют разрабатывать регуляторы для сложных систем с многоканальными входами и выходами, решив матричные расчетные уравнения на цифровом компьютере.
Согласно стандартному подходу, систему нужно описать с помощью математической модели.
При разработке сложных систем значительную часть интуиции с классических методов управления можно применить для синтеза современных многомерных систем.
Достижения в теории цифрового управления и дискретных систем максимально соответствуют разработке систем управления, которые применяют микропроцессоры. Программируемые микропроцессоры позволяют внедрять динамические характеристики контроллеров, которые более сложные и более эффективны, чем простые ПИД-регуляторы и интегро-диференцирующие структуры классических средств управления.
Созданием и эксплуатацией систем управления традиционно занимаются инженеры с соответствующим образованием.
Инжиниринг систем управления – это системная междисциплинарная отрасль, которая охватывает техническое проектирование, машиностроение, электротехническую и электронную промышленность, охрану окружающей среды, строительные работы, физику, экономику и финансы, искусственный интеллект, компьютерные науки и др.
Одним из новых направлений проектирования систем управления является разработка финансовых систем управления. Эта отрасль изучает моделирование динамики финансово-экономических систем.
Большинство методов разработки финансовых систем управления требует современных знаний по управлению сложными системами, математики, компьютерных наук. Инженеры и финансисты используют те же модели и концепции, в частности, управления по обратной и прямой связью, которые встречаются в системах управление самолетами или системах технологических процессов, и переносят их на финансовые и экономические динамические системы.
Системы автоматизированного управления – один из самых сложных направлений инжиниринга систем управления.
Например, к разработке систем для управления процессами химической технологии с самого начала будут привлечены инженеры различной специализации. Инженер-механик определит и разработает детали машины, укажет как следует соединить сложные детали, а инженер-электротехник укажет, какие необходимы виды датчиков и приводов, а также как будет функционировать весь механизм. Повод – это устройство для приведения в действие механизма, например, двигателя постоянного тока. Инженер-химик определит время реакции определенных химических веществ и оптимальную температуру и давление для процессов. Инженер программного обеспечения объединит все технические условия и создаст программное обеспечение, которое отвечать функциональным требованиям всех других инженеров.
Все эти инженеры должны общаться во время проектирования, при всём этом каждый должен знать язык проектирования систем управления. Теория систем управления должна быть понятной для всех работников.
Таким образом можем прийти к выводу, что современная теория управление основывается на современной математике и информатике.
Проблемы же теории управления автоматизированных систем можно разделить на 3 основные классы:
– Проблемы моделирования: нахождение математической модели для реальной системы, связанной с механикой, електромеханикой, математической физикой, биологией и т. др.
– Проблемы анализа: анализ свойств системы – управляемость, прослеживаемость, стабильность, робастность.
– Проблемы синтеза: создание регулятора с обратной связью, которая стабилизирует или улучшает характеристики системы, придает системе нужной эффективности.
Теорию управления автоматизированных систем не стоит считать окончательно завершенной. Круг поставленных, но не решенных проблем только расширяется. [17]
Заключение
Современная АСУ не только абсолютно меняет технические средства, но и философию управленческой системы
Ключевой концепцией классической теории управления является возможность описать свойства замкнутой системы через призму характеристик открытой системы, которые известны, или их можно легко измерить.
Развиваясь в направлении совершенствования обратной связи, классическая теория управления выражалась в частотной области и пространстве состояний. Она в наибольшей мереэффективна для проектирование инвариантных во времени линейных систем, хотя были сделаны определенные дополнения для нелинейных систем.
Разработка современных систем управления основывается преимущественно на методах представления во временной сфере.
Эффективность современной теории управления автоматизированных систем заключается в том, что модель в пространстве состояний может отражать как систему с многоканальным входом-многоканальным выходом, так и систему с одним входом и одним выходом.
Теорию управления автоматизированных систем не стоит считать окончательно завершенной. Круг поставленных, но не решенных проблем только расширяется.
Список литературных источников
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/istoriya-avtomatizirovannyih-sistem-upravleniya/
1. Анохин П. К. Принципиальные вопросы обшей теории функциональных систем / П. К. Анохин // Принципы системной организации функций. [Электронный документ]. – М. : Наука, 2003. – С. 5-61.
2. Ауэрхан Я. Автоматизация и общество / Я. Ауэрхан. – М. : Соцэкгиз, 2011.– 170 с.
3. Белозерцев В.И. Технократическое мышление и пути его преодоления / У. И. Белозерцев // Идеологизация науки и истина. – Казань, 2008. – С. 82-85.
4. Берг А.И. Информация и управление / А.И. Берг, Ю. Ы. Черняк. – М. : Экономика, 2003. – 64 с.
5. Берг А. Ы. Кибернетика и прогресс науки и техники / А. И. Берг, Б. В. Бирюков // Ленин и современное естествознание. – М. : Мысль, 2010. – С. 353-354.
6. Голиков А.М. Основы информационной безопасности: учебное пособие / А.М. Голиков. -Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2016. – 288 с
7. Горский Ю. М. Системно-информационный анализ процессов управления / Ю. М. Горский. – Новосибирск : Наука, Сиб. отд., 1988. – 322 с.
8. Диев В. С. Феномен современного управления с позиций науки и философии. С. Диев [Электронный ресурс]. – Режим доступа к ресурсу : ;
9. Игнатов В. Г. Теория управления : курс лекций / В. Г. Игнатов, Л. Н. Албастова. – М. : ИКЦ “МарТ”; Ростов н/Д : Изд. центр “МарТ”, 2006. – 464 с.
10. Кремень В. Г. Философия управления / В. Г. Кремень, А. С. Пономарев. – Харьков : НТУ “ХПИ”, 2007. – 360 с.
11. Кутковецький В.Я. Вероятностные процессы и математическая статистика в автоматизированных системах Учебное пособие. – М: , 2012. – 150 с.
12. Малинецкий Г. Г. Современные проблемы нелинейной динамики / Г. Г. Малинецкий, А. Бы. Потапов . – М. : Эдиториал УРСС, 2000. – 326 с.
13. Мирзоян В. А. Управление как предмет философского анализа / В. А. Мирзоян [Электронный ресурс] // Вопросы философии. – 2010. – № 4.
14. Мотышина М. С. Исследование систем управления : учеб. Пособие / М. С. Матышина. – СПб. : Изд-во Михайлова В. А., 2013. – 224 с.
15. Новиков Д. А. Теория управления организационными системами / Д. А. Новиков. – 2-е изд. – М. : Физматлит, 2013. – 584 с.
16. Современная прикладная теория управления. – Ч. I : оптимизационный подход в теории управления / под ред. А. А. Колесникова. – М. : ФЦ “Интеграция”; Таганрог : Изд-во ТРТУ, 2011. – 400 с.
17. Теория автоматического управления // Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа к ресурсу : http://uk.wikipedia.org/wiki/
18. Управление: социально-философские проблемы методологии и практики / [под общ. ред. А. Я. Гелиха, В. П. Соломина, К. В. Султанова, А. В. Тихонова]. – СПб. : Изд. “Книжный дом”, 2010. – 480 с.
