Введение. Основы управления производтвенным предприятием Исполнитель

Введение. Основы управления производтвенным предприятием

Цель: изучение общих принципов управления, основные определения, исходные понятия и общих характеристик систем управления.

План:

1.    Общие принципы управления

2. Система управления .

3. Постановка задач управления и регулирования

4.Классификация     систем                  управления

{spoiler=Подробнее}
Вопрос;         Что      такое   система          управления?
1. Общие принципы управления.

Определение и общие характеристики системы .При определение некоторого объекта как системы предполагается   наличие :1) объекта (системы ),состоящего из множества элементов и их свойств , которые могут рассматриваться как единое целое благодаря свя­зям между ними и их свойствами ;2)исследователя выполняющего любую целенаправ­ленную деятельность (исследовательскую ,проектную организационную и др.); 3) задачи ,с точки зрения решения которой исследователь определяет некоторый объект как систему ;4) языка , на котором исследователь может описать объект ,свойства его элементов и связи .

Анализ и моделирование систем . Моделью называют отображение определенных ха­рактеристик объекта с целью его изучения .Любая исследовательская и проектная дея­тельность так или иначе свана тс построением моделей .Проект машины ,завода ,чертеж детали ,макет нового здания или самолета -все это модели будущих реальных объектов .Изучение явлений происходящих в природе , в сфере деятельности людей (экономиче­ской , политической общественной ) также связано с их моделированием . Модель по­зволяет выделить из всего многообразия проявлений изучаемого объекта лишь те ,которые необходимы с точки зрения решаемой проблемы ,т.е. модель - не точная копия объекта , а отражение лишь определенной части его свойств. Поэтому центральной про­блемой моделирования является разумное упрощение модели ,т.е. выбор степени подобия модели и объекта.

Модели могут быть реализованы как физическими так и абстрактными системами .Соответственно различают физические и абстрактные модели .Физическими моделями являются ,например ,макеты приборов , сооружений машин .К физическим относятся так­же электрические модели объектов и явлений .

В абстрактных моделях описание объектов или явлений делается на каком-либо языке .В качестве языков моделирования могут использоваться ,например естественный язык ,язык чертежей ,схем .математический язык .Описание модели или объекта сделанное на математическом языке ,называют математической моделью.

Представление реального объекта как системы использование системных понятий при его моделировании послужили методологической основой для ряда принципов исследо­вания объединенных общим названием системный анализ .Рассмотрим некоторые из этих принципов важные с точки зрения дальнейшего изложения .Каждую систему в ие­рархии систем можно исследовать в двух аспектах - как элемент более широкой системы и как совокупность взаимосвязанных элементов .Два аспекта обусловливают два принци­пиально различных подхода к анализу систем : микроанализ (микроподход ) и макроана­лиз (макроподход) Вопрос: Что такое цель управления?

2.Система управления .Постановка задач управления и регулирования Любой целенаправленный процесс происходящий в машине ,живом организме или вы­полняемый  человеком   представляет  собой  организованную  совокупность   операций ,которые условно можно разбить на две группы :рабочие операции и операции управле­ния .Рабочие операции -это действия , необходимые  непосредственно для выполнения процесса непосредственно для выполне­ния процесса в соответствии с природой и законами , определяющими ход процесса.

Для достижения цели процесса рабочие операции должны организовываться и направ­ляться действиями другого рода -операциями управления. Совокупность операций управ­ления образуют процесс управления.

Система ,в которой осуществляется процесс управления называется системой управ­ления .В структурном аспекте любую систему управления можно представить взаимосвя­занной совокупностью объекта управления (управляемой подсистемы ) и управляющего органа

Рис1.4 Обобщенная структура системы управления .

Объектом управления могут быть отдельный механизм ,машина ,станок ,агрегат ,бригада рабочих или отдельный рабочий ,цех или все предприятие производственное объедине­ние или отрасль народного хозяйства.

Объект управления представляет собой открытую систему ,а значит находится в дина­мическом взаимодействии с внешней средой .Влияние внешней среды на объект управле­ния ,как правило , носит неконтролируемый характер и выражается в в случайном изме­нении его состояния .Воздействия окружающей среды на объект управления называют возмущающим воздействием.

В любой момент времени t состояние объекта управления x(t) функцией векторов u(t),f(t), а также начального состояния xo(t) ,т.е.

x(t)=X{u(t),f(t),x(t₀) }           1.1

Уравнение 1.1 есть математическая модель объекта управления , описывающая закон его функционирования .Единственный фактор , который можно целенаправленно изме­нять в процессе управления -это вектор управления u(t).Желаемое состояние объекта управления не всегда бывает известно заранее .Поэтому задача управления формулиру­ется следующим образом -.найти такие вектор управления и вектор состояния .которые обеспечивают достижение цели управления .

Цель управления может иметь различную формулировку ,однако ,в большинстве случа­ев формально её можно определить значением J* некоторого функционала J который на­зывают показателем цели управления или критерием управления :

y=y{x(t),f(t),u(t)}      1.2

В реальных объектах управления изменение вектора состояния может происходить в определенной конечной области значений , что формально представляется системой сле­дующих ограничения :

u(t)eA(t),   x(t)eB(t).        1.3

Здесь A(t) ,ВО)-замкнутые области соответственно векторного пространства управления и векторного пространства состояний .

В несколько иной форме задачу управления можно сформулировать следующим образом : найти и реализовать функциональную зависимость

u*(t)=U{x(t),f(t)}      1.4,

обеспечивающую наилучшее приближение к заданному значению критерию управления. Выражение 1.4 называют алгоритмом управления .

Реализация управляющего воздействия -непосредственное физическое воздействие на объект управления

Функциональная система управления

Функциональная схема системы управления

Вопрос: Что называется возмущающимся воздействием? 3. Классификация систем управления

Системы управления весьма разнообразны ,и их целесообразно разбить на классы . Рас­смотрим классификацию систем управления по трём следующим признакам : степень ав­томатизации функций управления ,степень сложности и степень определенности .

В зависимости от степени автоматизации функций управления различают ручное , ав­томатизированное и автоматическое управление . При ручном управлении все функции процесса выполняется человеком -оператором . Автоматизированным называют процесс управления ,в котором часть функций выполняется человеком , другая часть - автоматическими устройствами .При автоматическом управлении все функции выполняются ав­томатическими устройствами .Соответственно принято различать автоматизированные и автоматические системы управления .

По степени сложности системы управления делят на простые и сложные .Строгого оп­ределения позволяющего четко разделить эти системы не существует . Понятие " сложная система "возникло как отражение факта существования в реальном мире таких объектов ..достаточно полное описание которых либо затруднительно ,либо невозможно .Интуитивно представление о сложной системе можно получить рассмотрев свойства систем ,состоящих из большого числа элементов .

Пусть система состоит из п элементов .Максимальное число направленных связей меж­ду элементами , очевидно ,равно п(п-1) . Число комбинаций связей (по типу "связь есть","связь отсутствует") определяется значением 2^п^^п'¹⁾Это значит ,что система из трех элементов может иметь число комбинаций связей 64,система из четырех элементов - 4096, а система из десяти элементов =1,24*10²⁷Если считать ,что состояние -Если считать ,что состояние системы определяется наличием или отсутствием тех или иных связей в систе­ме ,то легко представить ,как быстро растет число возможных состояний системы при сравнительно небольшом увеличении количества составляющих элементов .Сложной принято называть такую систему ,которую трудно или невозможно изучать путем иссле­дования её возможных состояний .

Естественно ,такую характеристику сложности нужно рассматривать лишь как е иллю­страцию .На практике приходится учитывать качественные особенности связей ,их суще­ственность и ряд других факторов ,которые могут упростить или еще более усложнить исследование системы .

Рассмотрим теперь понятие сложной системы управления .Как следует из выражения 1.4 управляющее воздействие есть функция состояния объекта управления ,т.е.каждому со­стоянию объекта управления должно соответствовать определенное состояние управляю­щего органа .Это значит ,что управляющий орган должен обладать не меньшим числом возможных состояний ,чем объект управления .Следовательно управляющий орган для эффективного управления должен быть такой же сложности ,как и объект управления .Когда объектом управления является сложная система управляющий орган тоже пред­ставляет собой сложную систему . Совокупность сложного управляющего органа и слож­ного объекта управления называют сложной системой управления .

Сложные системы управления имеют следующие важные особенности :

1.Число параметров .которыми описывается сложная система ,весьма велико .Многие из этих параметров не поддаются количественному описанию и измерению . 2.Цели управления не поддаются формальному описанию без существенных упрощений .Цели являются функциями времени .Система может состоять из подсистем ,каждая из которых имеет собственную цель управления В процессе управления собственные (ло­кальные )цели подсистем нужно согласовывать с общей (глобальной )целью системы ,что ,как правило является сложной задачей .

3.Трудно или даже невозможно дать строгое формальное описание сложной системы управления . Как правило ,основной задачей при моделировании таких систем является поиск разумного упрощения их описания .

По степени определенности системы управления обычно разбивают на детерминирован­ные и вероятностные (стохастические)

Детерминированной системой называют систему ,в которой по ее предыдущему состоя­нию и некоторой дополнительной информации можно безошибочно предсказать ее после­дующее состояние .

В вероятностной системе на основе предыдущего состояния и дополнительной инфор­мации можно предсказать лишь множество возможных состояний и определить вероят­ность каждого из них

Разбиение систем на простые и сложные ,детерминированные и вероятностные в опреде­ленной мере условно .По мере развития средств моделирования и исследования ,конкретная реальная система может перейти из одного класса в другой .В результате ис­пользования двух последних классификационных признаков все системы управления можно подразделить на четыре категории :простые детерминированные ,сложные детер­минированные ,простые вероятностные ,сложные вероятностные .

К числу простых детерминированных систем относится например ,автопилот .Примером сложной детерминированной системы служит ЭВМ. Этот весьма сложный прибор ,включающий большое количество элементов и огромное число возможных со­стояний ,является все же полностью детерминированным устройством .поведение ЭВМ определяется совокупностью программ ,которые она выполняет .Отклонение от поведения ,предписанного программами ,означает неисправность.

Простой вероятностной системой можно назвать систему статистического контроля ка­чества продукции предприятия по одному или нескольким параметрам ,которая преду­сматривает выборочную проверку заданных параметров с определенной периодичностью .Сложной вероятностной системой являются производственное предприятие ,крупная строительная организация и, отрасль промышленности и подобные им объекты .

Контрольные вопросы;

Основные условия системы?

Основные элементы систем управления?

Основные параметры систем управления?

Виды автоматизации производственных предприятий?
Литература:

1. «Элементы систем автоматического управления и контроля».   Н.И. Подлесный,   В.Г. Рубанов.