Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

Факультет экономической информатики и менеджмента

Реферат

Тема: «Общие принципы управления»

Выполнила:

Студентка 3 курса

группы ЭИМ-32

Циватая А.А.

Харьков 2015

Оглавление

1. Общие понятия управления, как кибернетического принципа

2. Принципы разомкнутого и замкнутого контура управления

3. Обратная связь

4. Положительная (ПОС) и отрицательная (ООС) связи

5. Стабилизация, как частный случай управления

6. Адаптивные управления

7. Самоорганизующиеся и саморазвивающиеся системы

Вывод

Список литературы

1. Общие понятия управления, как кибернетического принципа

Термин «кибернетика» происходит от греческого kybernetike - искусство управления, а он, в свою очередь, от kybernao - правлю рулем, управляю).

Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы (автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество). Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею.

Основными понятиями кибернетики являются управление, целенаправленность, обратная связь, информация.

Целенаправленное изменение поведения кибернетических систем происходит при наличии управления. Основной задачей системы с управлением является такое преобразование поступающей в систему информации и формирование таких управляющих воздействий, при которых обеспечивается достижение (по возможности наилучшее) заданных целей управления.

Управление - это воздействие на объект, выбранное на основе имеющейся информации из множества возможных воздействий, улучшающее его функционирование или развитие.

В самом общем виде управление определяется как «элементарная функция организованных систем различной природы (биологических, социальных, технических), обеспечивающая сохранение их определенной структуры, поддержание режима деятельности, реализацию программы, цели деятельности». Представление реального объекта как совокупности взаимодействующих компонентов характерно для системного подхода. Системный подход позволяет интегрировать и систематизировать знания, устранять излишнюю избыточность в накопленной информации, преодолеть недостатки локального подхода, уменьшить субъективизм в интерпретации явлений.

Иными словами, управление означает руководство чем-либо или кем-либо. Оно осуществляется в организованных системах любой природы в целях обеспечения должной организации системы и необходимого режима ее функционирования, а в конечном счете -- достижения задач, стоящих перед системой. Управление осуществляется в технических, биологических и социальных системах.

Всякая система управления рассматривается как единство управляющей системы (субъекта управления) и управляемой системы (объекта управления). У управляемых систем всегда существует некоторое множество возможных изменений, если нет выбора, то нет и управления. Свойством управляемости обладает не любая система, а только достаточным образом организованная. Чтобы управление могло целенаправленно изменять объект, оно должно содержать четыре необходимых элемента.

2. Принципы разомкнутого и замкнутого контура управления

Базовым классификационным признаком построения систем управления, определяющим облик системы и ее потенциальные возможности, является способ организации контура управления. В соответствии с последним выделяют несколько принципов управления.

Принцип разомкнутого (программного) управления. В основе этого принципа лежит идея автономного воздействия на систему независимо от условий ее работы. Очевидно, что область практического применения этого принципа предполагает достоверность знания состояния среды и системы на всем интервале ее функционирования. Тогда можно предопределить реакцию системы на рассчитанное воздействие, которое заранее программируется в виде функции (рис.1).

Рис.1

Если данное воздействие отлично от предполагаемого, немедленно последуют отклонения в характере изменения выходных координат, т.е. система окажется незащищенной от возмущений в исходном смысле этого слова. Поэтому подобный принцип используется при уверенности в достоверности сведений об условиях работы системы. Например, для организационных систем подобная уверенность допустима при высокой исполнительской дисциплине, когда отданное распоряжение не нуждается в последующем контроле.

Принцип замкнутого управления. Рассмотренные выше принципы относятся к классу разомкнутых контуров управления: величина управления не зависит от поведения объекта, а представляет собой функцию времени или возмущения. Класс замкнутых контуров управления образуют системы с отрицательной обратной связью, воплощающие базовый принцип кибернетики.

В таких системах заранее программируется не входное воздействие, а требуемое состояние системы, т.е. следствие воздействия на объект, в том числе управления. Следовательно, возможна ситуация, когда возмущение позитивно воздействует на динамику системы, если приближает ее состояние к желаемому. Для реализации принципа априорно находится программный закон изменения состояния системы во времени с_пр (t), а задача системы формулируется как обеспечение приближения действительного состояния к желаемому (рис. 2). Решение этой задачи достигается определением разности между желаемым состоянием и действительным:

?с(t) = с_пр(t) -c(t).

Рис.2

Данная разность используется для управления, призванного свести к минимуму обнаруженное рассогласование. Тем самым обеспечивается приближение регулируемой координаты к программной функции независимо от причин, вызвавших появление разности, будь то возмущения различного происхождения или ошибки регулирования. Качество управления сказывается на характере переходного процесса и установившейся ошибке - несовпадении программного и действительного конечного состояния.

В зависимости от входного сигнала в теории управления различают:

¦ системы программного регулирования (рассматриваемый случай);

¦ системы стабилизации, когда c_пр(t)= 0;

¦ системы слежения, когда входной сигнал априорно неизвестен.

Эта детализация никак не сказывается на реализации принципа, но вносит специфику в технику построения системы.

Широкое распространение этого принципа в естественных и искусственных системах объясняется продуктивностью организации контура: задача управления эффективно решается на концептуальном уровне благодаря введению отрицательной обратной связи.

3. Обратная связь

Если в открытой системе между воздействием внешней среды и реакцией системы устанавливается связь, то говорят об обратной связи. Если вызванное поведение системы (реакция)усиливает внешнее воздействие, то имеет местоположительная обратная связь, если уменьшает - то отрицательная. Особый случай представляют собой гомеостатические обратные связи, направленные на то, чтобы свести к нулю внешнее воздействие на систему. Механизм обратной связи повышает степень внутренней организации системы. Наличие обратной связи позволяет сделать вывод о целенаправленности ее поведения - самоуправления и самоорганизации. Самоуправление и цели, которые оно преследует, носит многоуровневый иерархический характер.

Цель 1 порядка - обеспечить существование системы (поддержание неравновесного стационарного состояния);

Цель 2 порядка - поддержание постоянства параметров внутри системы (гомеостаз), являющегося необходимым условиям высокого качества функционирования системы;

Цель 3 порядка - достижение оптимальных в данных условиях показателей существования системы, например, максимальной энергетической эффективности и надежности функционирования.

4. Положительная (ПОС) и отрицательная (ООС) связи

Различают положительную и отрицательную обратную связь.

Положительная обратная связь - это когда система обладает такой структурой, когда сигнал возбуждающий возмущение в структуре усиливается. Положительная обратная связь (ПОС) -- тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.

Положительная обратная связь усиливает выходное воздействие системы, подтверждая усиление направлением части регулирующего воздействия на вход системы. Система, имеющая положительную обратную связь, очень быстро выходит из равновесного состояния при достижении управляющего воздействия свыше некоторого критичного порога, когда эта связь начинает проявляться. Если положительная обратная связь не имеет ограничений, т.е. не разрывается или не компенсируется на каком-либо уровне отрицательной обратной связью, то система неизбежно разрушается.

"Народное" название эффекта положительной обратной связи - замкнутый круг.

Отрицательная обратная связь - это когда система обладает такой структурой, когда сигнал возбуждающий возмущение в структуре ослабляется. Отрицательная обратная связь (ООС) -- тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению.

5. Стабилизация, как частный случай управления

Регулирование

САУ в зависимости от характера изменения управляющего воздействия делятся на три класса:

1) - системы автоматический стабилизации;

2) - системы программного регулирования;

3) - следящие системы.

Системы автоматической стабилизации

В процессе работы такой системы управляющее воздействие остается величиной постоянной. Основной задачей данной системы является поддержание на постоянном уровне с допустимой ошибкой регулируемой величины независимо от действующий возмущений, которые вызывают отклонение регулируемой величины от заданной ей значения. Отклонением регулируемой величины называют разность между значением регулируемой величины в данный момент времени и её значением принятым за начало отсчета. Понятие отклонения регулируемой величины является характерным для систем автоматической стабилизации и позволяет дать качественную оценку динамическим свойствам систем этого класса.

Рис. 3

Пусть в некоторый момент времениt₀возмущающее воздействиеf(t) скачком изменилась от значенияF₁до значенияF₂. И приняло постоянную характеристику (прямая 1). Это изменение вызовет изменение регулируемой величиныx(t₁) по кривой 2 от заданного значенияx(t₀). Тогда в соответствии с определением отклонение регулируемой величины в момент времениt₁будет величина ?х.

?x(t) =x(t₁) -x(t₀).

Системами автоматической стабилизации является различного рода САР, предназначенные для регулирования скорости, напряжения, температуры, давления.

Системы программного регулирования

В этих системах управляющие воздействие изменяется по заранее установленному закону в функции времени или координат системы. Эта система является системой воспроизведения, в которой основной задачей является по возможности более точное воспроизведение управляющего воздействия на выходе в виде соответствующих изменений регулированной величины. От точности воспроизведения управляющего воздействия на выходе судят о величине ошибки, которая определяется как разность между величиной управляющего воздействия и регулированной величиной в момент времениt.

Рис. 4

? =g(t) -x(t)

g(t) - управляющее воздействие

x(t) - регулируемая величина

? - ошибка

Следящие системы

В следящих системах управляющее воздействие является величиной переменной, но математическое описание управляющего воздействия во времени не может быть установлено, т.к. источником сигнала служит внешнее явление, закон изменения которого заранее не известен. Следящие системы предназначены для воспроизведения на выходе управляющего воздействия с той характеристике по которой можно судить о динамических свойствах следящей системы. Ошибка в следящей системе является сигналом, в зависимости от величины которого осуществляется управление исполнительными механизмами системы.

Система автоматического регулирования и управления представляет собой комплекс, состоящий из регулирующего объекта и регулятора. По характеру используемых элементов и функций, которые они выполняют системы автоматической стабилизации, следящие системы и системы программного управления принципиальных различий не имеют. В соответствии с принципом действия системы автоматического регулирования можно выделить основные элементы как правило присутствующие во всех трех классах систем. Во всех трех классах систем управляющее воздействие сравнивается с регулируемой величиной. Для выполнения этой операции применяют устройства, которые называются элементами сравнения.

6. Адаптивные управления

Адаптивное управление -- совокупность методов теории управления, позволяющих синтезировать системы управления, которые имеют возможность изменять параметры регулятора или структуру регулятора в зависимости от изменения параметров объекта управления или внешних возмущений, действующих на объект управления. Подобные системы управления называются адаптивными. Адаптивное управление широко используется во многих приложениях теории управления.

Классификация адаптивных систем

По характеру изменений в управляющем устройстве адаптивные системы делят на две большие группы:

· самонастраивающиеся (изменяются только значения параметров регулятора)

· самоорганизующиеся (изменяется структура самого регулятора).

По способу изучения объекта системы делятся на:

· поисковые

· беспоисковые.

В первой группе особенно известны экстремальные системы, целью управления которых является поддержание системы в точке экстремума статических характеристик объекта. В таких системах для определения управляющих воздействий, обеспечивающих движение к экстремуму, к управляющему сигналу добавляется поисковый сигнал. Беспоисковые адаптивные системы управления по способу получения информации для подстройки параметров регулятора делятся на:

· системы с эталонной моделью (ЭМ)

· системы с идентификатором, в литературе иногда называют, как системы с настраиваемой моделью (НМ).

Адаптивные системы с ЭМ содержат динамическую модель системы, обладающую требуемым качеством. Адаптивные системы с идентификатором делятся по способу управления на:

· прямой

· косвенный(непрямой).

При косвенном адаптивном управлении сначала делается оценка параметров объекта, после чего на основании полученных оценок определяются требуемые значения параметров регулятора и производится их подстройка. При прямом адаптивном управлении благодаря учёту взаимосвязи параметров объекта и регулятора производится непосредственная оценка и подстройка параметров регулятора, чем исключается этап идентификации параметров объекта. По способу достижения эффекта самонастройки системы с моделью делятся на:

· системы с сигнальной (пассивной)

· системы с параметрической (активной) адаптацией.

В системах с сигнальной адаптацией эффект самонастройки достигается без изменения параметров управляющего устройства с помощью компенсирующих сигналов. Системы, сочетающие в себе оба вида адаптации называют комбинированными.

Применение

Применяется для управления нелинейной системой, или системой с переменными параметрами. К примерам таких систем относят, например, асинхронные машины, транспортные средства на магнитной подушке, магнитные подшипники и т.п. Среди механических систем можно назвать инверсный маятник, подъемно транспортные машины, роботы, шагающие машины, подводные аппараты, самолеты, ракеты, многие виды управляемого высокоточного оружия и т.п.

7. Самоорганизующиеся и саморазвивающиеся системы

Самоорганизующаяся система -- кибернетическая (или динамическая)адаптивная система, в которой запоминание информации (накопление опыта) выражается в изменении структуры системы.

Самоорганизация - тенденция развития природы от менее сложных к более сложным и упорядоченным формам организации материи.(в широком смысле) Самоорганизация - спонтанный переход открытой неравновесной системы от простых и неупорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным. (в узком смысле)

Самоорганизующиеся системы должны быть:

· неравновесными или находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия

· открытыми и получать приток энергии, вещества и информации извне.

В последнее время сущность самоорганизации в открытых системах изучается в новой области естествознания - синергетике, которая охватывает все проблемы, связанные с образованием упорядоченных структур в сложных системах.

Саморазвивающаяся система-- кибернетическая (или динамическая) система, которая самостоятельно выбирает цели своего развития и критерии их достижения, изменяет свои параметры, структуру и другие характеристики в заданном направлении.

Иными словами, саморазвивающиеся системы представляют собой совокупность процессов воспроизведения элементной и функциональной структуры, которые постоянно деформируют, реформируют и трансформируют внутрисистемные связи и отношения, необходимые для ее развития в направлении целевой функции

кибернетика стабилизация управление

Вывод:

Кибернетика установила, что управление присуще только системным объектам. Общим в процессах является его антиэнтропийный характер, направленность на упорядочение системы.

Теория управления, как область знаний хорошо развита и находит широкое применение в современной технике. В социально-экономических системах теория управления посвящена приёмам и методам анализа, прогноза и возможностям регулирования деятельности различных общностей людей (мирового сообщества, региональных объединений, наций, общественно-хозяйственных групп). Теория управления, как и любая наука, имеет свою методологию и методическое обеспечение. Однако в области естествознания и техники теория управления имеет гораздо больше успехов, чем в социально-экономической сфере, где, очевидно, действует ограничение, вытекающее из принципа -- «система не может объяснить саму себя».

Конечной целью теории управления является универсализация, а значит согласованность, оптимизация и наибольшая эффективность функционирования систем.

Список литературы

1. Управление осуществляет субъект управления, поэтому эффект от этого процесса необходим именно ему.

2. Майкл Мескон, Майкл Альберт, Франклин Хедоури. Основы Менеджмента (Management) = Management / пер. Л.И. Евенко.--М.: Дело, 1997.-- 704с.-- (Зарубежный экономический учебник).--12000 экз.--ISBN 5-7749-0047-9(0060444150).

3. Харченко К.В. Социология управления: от теории к технологии: Учебное пособие.-- Белгород: Обл. типография, 2008.-- С.14.

4. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т. 1. Линейные системы. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 288 с. - ISBN 5-9221-0379-2.

5. Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т. 2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы: Учеб. пособие. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 64 с. - ISBN 5-9221-0534-5.

6. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления/ Под редакцией В.А. Бесекерского. - M.: Наука, 2003.

Размещено на Allbest.ru