Рис. 5. Упрощённая структурная схема системы управления (СУ)
Процессы управления присущи как живой, так и неживой природе. С управлением человек сталкивается в своей жизни повсеместно. Это и государство, которым управляет соответствующие структуры, это и ЭВМ, работающая под управлением программ, и т.д.
Совокупность объекта управления (ОУ), управляющего органа (УО) и исполнительного органа (ИО) образуют систему управления, в которой выделяются две подсистемы:
1) Управляющая подсистема (УО + ИО)
2) Управляемая подсистема (ОУ)
В процессе функционирования этой системы управляющий орган получает осведомляющую информацию (Iос) о текущем состоянии объекта управления и входную информацию (Iвх) о том, в каком состоянии должен находиться объект управления. Отклонение объекта управление от заданного состояния происходит под воздействием внешних возмущений (V).
В результате сравнения информации Iвх и Iос в управляющем органе возникает управляющая информация Iу, которая воздействует на исполнительный орган. На основе управляющей информации исполнительный орган вырабатывает управляющее воздействие (U), которое ликвидирует отклонение в объекте управления.
Наиболее сложным звеном в системе управления является управляющий орган. Здесь степень сложности определяется количеством заданных функций, то есть управляющий орган должен уметь производить наибольшее разнообразие действий. Это естественно, так как на любое состояние объекта управления управляющий орган должен реагировать соответствующим образом, своевременно обработав поступившую в него информацию и выработав управляющую ситуацию.
Как видно из структурной схемы системы управления (рис. 5), для её функционирования необходима информация. На схеме изображены 3 потока:
Входная информация Iвхсообщает о множестве возможных состояний объекта управления, а также о том, в каком из состояний должен находиться выбранный объект.
Осведомляющая информация Iос - информация обратной связи. Понятие обратной связи является фундаментальным в теории управления. В общем случае под обратной связью понимают передачу с выхода какой-либо системы на её вход.
В системе управления обратная связь является информационной, и с её помощью в управляющую подсистему поступает информация о текущем состоянии управляемой подсистемы.
Управляющая информация Iу – информация, возникшая в результате обработки в управляющем органе информаций Iвх и Iос, и управляющая работой исполнительного органа.
Очень важным компонентом Iвх является информация о цели управления, ибо управление бессмысленно, если не направлено на достижение определённой цели. Если управление наилучшим образом соответствует поставленной цели, то такое управление называется оптимальным. Критерием оптимальности управления является некоторая количественно измеряемая величина, отражающая цель управления. Математическая запись критерия управления носит название “целевой функции”. При оптимальном управлении значение целевой функции достигает экстремума.
Явно выраженный целевой информационный характер управления подтверждается его кибернетическим определением:
Управление есть процесс целенаправленной переработки информации.
В зависимости от того, в какой системе (простой, сложной, большой) производится управление, различают системы:
§ автоматического управления (САУ);
§ автоматизированные информационные системы (АИС).
Автоматическое управление, как правило, осуществляется в простых системах, в которых заранее известно описание объектов управления и алгоритмов управления ими. По принципу управления САУ могут быть разомкнутыми и замкнутыми.
В разомкнутых САУ измеряются возмущения, отклоняющие объект от заданного состояния, и вырабатывается воздействие, компенсирующее возникшее возмущение. Такая система не способна длительное время управлять неустойчивыми объектами.
В замкнутых системах реализуется идея обратной связи, благодаря которой информация об отклонении управляемого объекта от заданного состояния позволяет выработать воздействие, возвращающее объект в это состояния.
Благодаря тому, что поведение объекта и алгоритм управления строго заданны, САУ могут работать автономно, без участия человека.
Рис. 6. Упрощённая схема замкнутой системы управления (СУ)
Как правило, системы автоматического управления используются в технических системах, где в качество управляющего органа используется компьютер, который с помощью программы (для него это Iвх) выдаёт результат обработки информации (обычно – физический сигнал). Это сигнал управления (Iу), который через преобразователь (Пр. 1) приводит в действие исполнительный орган (ИО), возвращающий объект управления в заданное программой состояние.
Состояние объекта управления (ОУ), меняющееся под воздействием внешних возмущений (V), определяет значения сигнала обратной связи (Iос), который через преобразователь (Пр. 2) поступает в компьютер, то есть управляющий орган (УО).
Преобразователи необходимы для изменения уровней или проходящих через них сигналов, так как элементы системы могут быть различны по своей физической сути.
С ростом и усложнением производства СУ приобретают характер сложных и больших систем, имеющих большое число элементов и подсистем, связи между которыми не всегда ясны, в а критерии функционирования не обладают достаточной чёткостью.
В этих условиях использовать результаты теории управления в полной мере не удаётся, и в контур управления включается лицо, принимающее решение (ЛПР). Наличие ЛПР в контуре управления является отличительной чертой автоматизированных систем управления (АСУ), которая, в случае применения в организационном экономическом управлении, называется экономической информационной системой.
Автоматизированной управление применяется в тех случаях, если нет возможности организовать автоматическое управление.
Рис. 7. Структурная схема экономической информационной системы.
Как видно из схемы (рис. 7), ЛПР, получив информацию обратной связи, осведомляющую его о состоянии объекта управления, обращается к ЭВМ (поток Iвх), имеющей определённое ПО и вырабатывающей рекомендации к принятию решений (поток Iвых). На основе анализа предложенных ЭВМ альтернатив, ЛПР принимает решение, какотое в виде управляющей информации (Iу) поступает в исполнительный орган (ИО), проводя его в необходимое состояние.
Например, министр (лицо, принимающее решение), получив информацию о состоянии отрасли (объект управления), после обработки всей нужной информации на ЭВМ и расчёта выбора вариантов поведения в сложившейся ситуации, принимает решение, которое реализуется аппаратом министерства (исполнительный орган) в управляемой отрасли производства.
