Управление в технике

С середины XIX века интенсивно началось развитие научного описания управления в технических аспектах в связи с изобретением (1784г.) и исследованием регулятора паровой машины Уатта. В результате развития этого направления на рубеже XX столетия сложилась достаточно стройная " Теория технического регулирования", фундаментальными идеями которой явились:

-представления объекта в виде системы, состоящей из регулятора и регулируемой части, выделяемых из среды (см. рис. 2. 1 а, б),

-обратная связь (2. 1 в),

-представление о качестве регулирования.

В простейшем случае регулирование поддерживает значение регулируемого параметра системы (скорость вращения турбины, температуру, давление пара в котле и т. п.).

В более сложных случаях и более общем виде регулирование может осуществлять поддержание нескольких параметров объекта и не только поддержание заданных величин, но и изменять их по заданным траекториям, по заданному закону (слежение).

Дальнейшее развитие технических систем, усложнения решаемых с их помощью задач привело к развитию " теории технического регулирования" в " теорию технического управления", затем - " теории оптимального управления" [9, 10].

Рис. 2.1

Суть этого развития состояло в следующем: система управления стала сама теперь определять рациональную (или оптимальную) траекторию по заданному целевому функционалу (в отличии от заданности ее в системах регулирования) и осуществлять движение объекта по этой траектории, осуществлять корректировку траектории в связи с изменением среды и других факторов. Принципиальная схема управления почти ничем не отличается от схемы регулирования.

Отметим лишь одну достаточно существенную характеристику технических систем управления. Как правило, чем сложнее объект управления, тем более многоконтурнее становится система управления. В простейшем случае система управления состоит из одного контура (в пределе регулятора), который осуществляет управление в темпе процесса изменения управляемых параметров по некоторой заданной траектории.

При усложнения объекта или задачи появляется второй контур, который, как правило, более медленнодействующий. Но его задача- изменять закон управления первого контура в связи с теми или иными изменениями во внешней среде или ещё по каким-либо причинам, реже возникающими и более глубокими, нежели те, на которые рассчитан первый контур. Аналогично на второй контур могут накладываться третий и далее контуры, осуществляющие более редкие и коренные изменения в законах управления (рис. 2. 2).

Если сопоставить основные идеи теории технического управления и общественной кибернетики, которые были выработаны независимо друг от друга, то можно увидеть много общего. Это и идея обратной связи, которая неявно присутствует у Б. Трентовского, и необходимость изучения объекта управления, и понимание важности цели, целевой функции и т. д. Основное различие - в целеполагании. В первом случае цель вырабатывается (выявляется) в самой управляющей подсистеме. В технических же подсистемах цель вырабатывается вне системы, а в них вкладываются лишь формализованные законы регулирования, управления.

Рис.2.2