Teorie řízení

Teorie řízení  je věda o principech a metodách řízení různých systémů, procesů a objektů.

Teoretickým základem teorie řízení je kybernetika a teorie informace .

Podstatou teorie řízení je sestavit na základě analýzy daného systému, procesu nebo objektu takový abstraktní model , který vám umožní získat algoritmus pro jejich řízení v dynamice – dosáhnout stavu požadovaného cíli řízení tím, systému, procesu nebo objektu.

Teorie managementu, stejně jako každá jiná věda, má svůj předmět, funkci, cíle, cíle a metody . Metody teorie řízení se přitom značně liší v závislosti na oblasti použití – v kybernetice, aplikované matematice, počítačovém programování , sociologii , politologii , judikatuře , ekonomii [1] .

Teorie řízení je rozvíjející se teorií zejména od posledních desetiletí 20. století, kdy se její principy ukázaly být užitečné při řešení problémů počítačového modelování různých systémů, procesů a objektů, což umožňuje výrazně zvýšit možnosti automatizace. lidská práce [2] .

Historie

První samořídící zařízení sestrojil Ktesibius Alexandrijský (kolem roku 250 př . n. l .). Jeho vodní hodiny využívaly sifon k regulaci průtoku vody. Před tímto vynálezem se věřilo, že pouze živé bytosti jsou schopny upravit své chování v reakci na změny v prostředí.

Dalším krokem ve vývoji samonastavitelných zpětnovazebních řídicích systémů byl termostat od Corneliuse Drebbela (1572–1633) a odstředivý regulátor parního stroje od Jamese Watta (1736–1819).

Matematická teorie stabilních zpětnovazebních systémů byla vyvinuta v 19. století .

V souvislosti s vývojem parních strojů byly požadovány regulátory, které dokázaly automaticky udržovat jejich ustálený stav provozu. Univerzálnost matematických metod získaných v této teorii ji přenesla do oblasti věd zabývajících se studiem abstraktních matematických objektů, a nikoli jejich konkrétních technických implementací.

Za zakladatele „ matematické teorie řízení “ lze považovat Alexandra Michajloviče Ljapunova  , autora klasické teorie pohybové stability (1892) [3] .

Definice a cíle

Kybernetika prokázala, že kontrola je vlastní pouze systémovým objektům. Vyznačují se poklesem entropie , zaměřením na zefektivnění systému.

Proces řízení lze rozdělit do několika fází:

  1. Sběr a zpracování informací.
  2. Analýza, systematizace, syntéza.
  3. Stanovení cílů na tomto základě. Volba způsobu řízení, předpověď.
  4. Implementace zvolené metody řízení.
  5. Hodnocení účinnosti zvolené metody řízení ( zpětná vazba ).

Konečným cílem teorie řízení je univerzalizace, což znamená konzistenci, optimalizaci a největší efektivitu fungování systémů.

Metody řízení

Metody řízení uvažované teorií řízení technických systémů a dalších objektů jsou založeny na třech základních principech:

  1. Princip otevřeného (softwarového) ovládání,
  2. Princip kompenzace (regulace poruch) - takové systémy řízení se používají pro omezený rozsah změn vnějšího prostředí, v závislosti na úplnosti informací o vnějším prostředí mohou mít systémy kontroly poruch důležitou vlastnost: řízení poruchami s úplnou informací poskytuje úplná kompenzace vlivů vnějšího prostředí. Systémy, ve kterých je dosaženo plné kompenzace, se nazývají invariantní . V nich řídicí akce vstupuje do řídicího objektu současně s vlivem vnějšího prostředí a neutralizuje jej. Je však obtížné předvídat všechny možné poruchy v otevřených systémech. Kromě toho mohou být neznámé funkční vztahy mezi rušivými a kontrolními akcemi. Proto řízení poruch s neúplnými informacemi vede k hromadění chyb.
  3. Princip zpětné vazby.

Management lze rozdělit do dvou typů:

V hierarchickém řízení je účel fungování systému stanoven jeho supersystémem.

Příklady moderních manažerských postupů :

Implementace zvolené metody řízení

Při zavádění něčeho nového je vždy predispozice ke vzniku revoluční situace, kdy si „vrchní neumí poradit novým způsobem a spodní nechce žít po starém“. Proto by měl být vyvinut také algoritmus pro proces přechodu, který by jim zajistil bezkonfliktní přechod systémů na nový typ fungování.

Implementace požadovaného řídicího algoritmu závisí na volbě struktury regulátoru, proto se řídicímu algoritmu jinak říká regulační zákon. V současné době již bylo vyvinuto relativně malé množství standardních regulačních zákonů.

V praxi automatizace výrobních procesů se používají regulátory s lineárními sjednocenými zákony řízení. [4] [5] Nejznámější a nejpoužívanější jsou následující zákony regulace:

Optimalizace ASR

Jedním z nejdůležitějších kroků při vývoji řídicího systému po výběru regulátoru je nalezení optimálních parametrů pro jeho nastavení. Tento úkol se nazývá optimalizace ACP. Účelem takové úlohy je vybrat takové parametry regulátoru, u kterých by všechny odchylky regulované veličiny od nastavené hodnoty byly minimální.

V ideálním případě se pro skokovou poruchu podél regulačního kanálu jedná o stejnou skokovou změnu v regulované veličině; pro jakoukoli poruchu v regulačním kanálu by neměla být žádná odchylka regulované hodnoty.

Avšak setrvačné vlastnosti objektu regulace a samotného regulátoru omezují možnosti regulátoru. V důsledku včasného zavedení regulačního opatření jsou dodržovány limity objektivně stanovené pro konkrétní předmět regulace - minimální odchylka regulované hodnoty, menší než kterou regulátor nemůže poskytnout.

Z toho vyplývá, že úkolem optimalizace je najít takové parametry regulátoru, které zajistí maximální přiblížení odchylky regulované veličiny k limitnímu minimu a tato minimální odchylka je před optimalizací neznámá.

Složitost a pracnost optimalizace ACP závisí především na zákonu řízení a počtu požadovaných parametrů ladění. Pro P- a I-regulátory je problém dynamické optimalizace jednoparametrový, pro PI-regulátor dvouparametrový a pro PID-regulátor tříparametrový.

V každém případě je třeba očekávat, že zvýšení počtu parametrů regulátoru směřuje ke zkvalitnění jeho provozu. [7]


Klasifikace

Existují následující nejobecnější přístupy k teorii řízení:

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Kornienko E. V., Shindina L. D. Úvod // Teorie řízení: učebnice . - Taganrog: Idatel S. A. Stupin, 2015. - S. 5-7. — 170 s. Archivováno 5. dubna 2022 na Wayback Machine
  2. ↑ Emelyanov S. V., Ilyin A. V., Korovin S. K., Fomichev V. V., Fursov A. S. Předmluva // Matematické metody teorie řízení. Problémy stability, ovladatelnosti a pozorovatelnosti . - Moskva: Fizmatlit, 2014. - S. 5-6. — 200 s. - ISBN 978-5-9221-1544-5 . Archivováno 5. dubna 2022 na Wayback Machine
  3. ↑ V. M. Matrosov, A. I. Malikov Vývoj myšlenek A. M. Ljapunova na 100 let: 1892-1992  ( PDF )
  4. ↑ Belyav G. B. Technické prostředky automatizace v tepelné energetice / G. B. Belyaev, V. F. Kuzishchin, N. I. Smirnov M.: Energoizdat, 1982-320 s.
  5. ↑ Panko M. A. Automatizované řízení tepelně technických objektů. Průmyslová tepelná energetika a tepelná technika: Příručka /M. A. Panko, E. P. Stephanie; pod celkovou vyd. V. A. Grigorieva, V. M. Zorina. M.: Energoatomizdat, 1991. - 624 s.
  6. ↑ Rotach V. Ya. Teorie automatického řízení / V. I. Rotach. M .: Nakladatelství MPEI, 2004 - 400. léta
  7. ↑ Stephanie E.P. Základy výpočtu nastavení regulátorů tepelných a energetických procesů /E. P. Stefani, M., 1982. - 325 s.
  8. ↑ Sergejev, A. G. Synekdocha odpovědi aneb homeopatická obrana // Na obranu vědy . - 2017. - č. 19. - S. 90.

    ... existují desítky pravých pseudověd, jako je astrologie a palmologie, mimosmyslové vnímání a parapsychologie, kryptobiologie a bioenergetika, biorezonance a iridologie, kreacionismus a telegonie, ufologie a paleoastronautika, eniologie a dianetika, numerologie a socionika, fyziognomie a grafologie a universologie , proutkaření a kontaktování, dermatoglyfické testování a geopatogenní zóny, geopolitika a lunární spiknutí, teorie éterových a torzních polí, vodní paměť a genetika vln

Literatura

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích