10.4. Типи управління

10.4. Типи управління

Залежно від того, чи використовуються для вироблення керуючих впливів інформація про стан керованого об’єкта, системи управління поділяються на замкнені (зі зворотним зв’язком) і розімкнені. У розімкненій системі управління від СУ до ОУ надходять сигнали у вигляді керуючих впливів. Від керованого об’єкта жодних сигналів не надходить, тоді як керуюча система, керований об’єкт та лінії зв’язку зазнають збурювальних впливів.

Програмне управління. На керуючих впливах не позначаються фактичний перебіг керованого процесу та стан навколишнього середовища. У розімкнених системах управління використовують методи так званого управління за жорсткою програмою — жорстке або програмне управління, а також методи, що ґрунтуються на усуненні впливу обурень на керований об’єкт або на компенсуванні їхньої дії.

У разі застосування методу управління за жорсткою програмою СУ виробляє керуючі впливи без урахування інформації про стан керованого об’єкта і збурювальних впливів, тобто керуючі впливи для забезпечення відповідного стану ОУ визначаються заздалегідь.

Прикладом розімкненої системи, що працює за жорсткою програмою, є світлофор-автомат, який керує рухом на перехресті за заздалегідь заданою програмою. Секції світлофора перемикаються через встановлені проміжки часу незалежно від кількості автотранспорту.

Метод управління за жорсткою програмою найчастіше застосовується в системах, де вплив збурювальних впливів незначний, передусім — у простих технічних системах.

Метод компенсації збурень. Згідно саме з цим методом діє система управління температурою повітря у приміщенні. Роль СУ тут відіграє система управління подаванням теплоти. Збурювальні впливи — це зміни температури в зовнішньому середовищі. За жорсткого управління система подає в опалювальні прилади теплоту, регулюючи її кількість за часом доби (температурою зовніш­нього середовища). Однак зміна температури останнього відбувається фактично інакше, ніж передбачалося при встановленні такого режиму. Через це кількість теплоти, що подається, буде іноді недостатньою, а іноді — надмірною.

Як ще один приклад застосування методу компенсації збурень розглянемо управління збутом продукції підприємства. Збут продукції підприємства визначається в кожний період часу кон’юнк­турою попиту на окремі види продукції. Якщо на підприємстві належно стежать за кон’юнктурою попиту, то зміни в попиті мають якомога швидше позначатись на асортименті та обсягах виробництва продукції. Отже, керівництво підприємства (СУ), здійсню­ючи керуючий вплив, визначає кіль­кість, якість, асортимент продукції та план збуту, тоді як збу-
рювальним впливом є зміна кон’юнктури попиту та місткість ринку.

У разі управління з компенсацією збурень необхідний чутливий елемент, що сприймає наявність збурення та вимірює його. Коли йдеться, скажімо, про управління температурою повітря у приміщенні, таким чутливим елементом може бути термометр, а стосовно підприємства — відділ маркетингу.

Проте метод управління, що ґрунтується на компенсації збурень, також має певні недоліки. Основним з них є те, що компенсується дія кожного конкретного збурення окремо. У реальному житті джерела збурювальних впливів можуть бути настільки різноманітними, що їх не завжди можна передбачити.

Компенсувати дію збурень у системах управління можна двома різними способами. Перший спосіб ми вже розглянули. Він полягає у виробленні керуючих впливів, спрямованих на зміну параметрів керованого об’єкта, наприклад температури повітря у приміщенні або обсягів виробництва.

Другий спосіб компенсації збурень полягає в безпосередньому впливі на збурення. Так, великі корпорації можуть самі відчутно впливати на ринкову кон’юнктуру, лобіювати прийняття сприятливих для себе законів, вживати заходів щодо нейтралізації дій конкурентів і т. ін., тобто активно впливати на зовнішнє середовище з метою компенсації збурень. Таким чином, за безпосереднього впливу на збурення їхній вплив на керований об’єкт знижується або усувається повністю.

Незважаючи на наявність у розімкнених систем серйозних недоліків, вони доволі широко застосовуються. Це пояснюється певною мірою тим, що в розімкнених системах із компенсацією дії збурень зміна керуючих впливів може бути здійснена ще до того, як збурювальні впливи змінять стан ОУ, завдяки чому підвищується точність виконання ним своїх функцій. Але такий тип управління застосовується здебільшого для технічних систем.

Управління в замкнених системах. У замкненій СУ крім сиг­налів керуючої системи до керованого об’єкта до СУ надходять
сигнали, що містять інформацію про стан ОУ — сигнали зворотного зв’язку. Як і в розімкнених системах, на замкнену систему управління впливають збурювальні впливи, причому їхній вплив поширюється на ОУ, СУ та лінії зв’язку.

Якщо збурювальні впливи різнорідні та численні, то їх компенсувати важко. У таких випадках використовують метод управління, в якому керуючі впливи виробляються з урахуванням змін стану ОУ.

За такого типу управління СУ з урахуванням стану зовнішнього середовища та цілей управління визначає необхідний стан ОУ. Інформація про фактичний стан ОУ надходить по каналах зворотного зв’язку до спеціального органу, що порівнює ці стани. У разі незбігу бажаного та фактичного станів ОУ виробляються керуючі впливи, які мають скоригувати його поводження. У зам­кнених СУ, як правило, не аналізується причина, з якої поводження ОУ відрізняється від бажаного. Тут важливий лише сам факт відмінності в поводженні. Такий тип управління називається регулюванням.

Регулювання — це процес, спрямований на досягнення та підтримку параметрів функціонування системи в заданому діапазоні. Необхідно розрізняти регулювання та управління. У процесі управ­ління вплив на систему (ОУ) має на меті не тільки забезпечити її нормальне функціонування, а й поліпшити це функціонування, сприяти розвитку системи (можливо, за рахунок зміни її параметрів, структури, складу тощо). А регулювання має забезпечувати стійкість стану або поводження ОУ.

До найпоширеніших типів регулювання належать:

регулювання вирівнюванням (стабілізацією) збурень;

регулювання стеженням;

адаптивне регулювання.

Метою стабілізації є підтримка заданого рівня вихідного стану ОУ. Прикладом системи стабілізації є система підтримання в людини температури тіла, артеріального тиску, складу крові під час змін зовнішніх умов або підтримання напруги та частоти струму в електромережах у певному діапазоні, незважаючи на навантаження на мережу. Управління виробництвом може мати на меті підтримку постійної інтенсивності випуску продукції. Інформація про фактичний та плановий випуск каналами зворотного зв’язку передається в СУ, яка приймає рішення щодо усунення відхилення.

Замкнені системи, в яких задавальним впливом є функція певних параметрів, які, у свою чергу, залежать від стану системи, називаються замкненими системами з програмним управлінням.

Системи стеження призначені для зміни стану ОУ за деяким невідомим законом, що визначається під час реалізації самого процесу відповідно до певного зовнішнього сигналу. Такі задачі виникають, зокрема, під час управління запасами.

Перелічені типи систем управління не вичерпують усього їх роз­маїття. Існують системи, в яких діють кілька задавальних впливів різного типу. Якщо вважати, що кожному задавальному впливові відповідає свій контур управління, то системи з кількома задаваль­ними впливами є багатоконтурними системами управління. Керуючі впливи кожного контуру управління можуть впливати на реакцію ОУ та на керуючі впливи в інших контурах управління.

Методи управління, що ґрунтуються на використанні зворотного зв’язку, широко застосовуються як у системах управління технічними об’єктами, так і в соціально-економічних системах. Недоліком замкнених систем управління є наявність деякого неусувного від­хилення фактичного стану керованого від необхідного, оскільки тільки поява відхилення є сигналом для вироблення відповідних керуючих впливів.