Экзамен линейные системы алгоритмических решений. Экзамен ЛСАР 1-20. Сформулируйте понятие регулирования
 Скачать 1.42 Mb.
|
|
Сформулируйте понятие регулирования. Автоматическое регулирование – это поддержание постоянной или меняющейся по некоторому закону во времени какой-то величины, характеризующей объект управления. Величина должна меняться требуемым образом вопреки препятствующим этому факторам Системы автоматического регулирования (САР) применяются для регулирования отдельных параметров (температура, давление, уровень, расход и т.д.) в объекте управления. В современных системах автоматического управления (САУ) системы автоматического регулирования являются подсистемами САУ и их применяют для регулирования различных параметров при управлении объектом или процессом. Принцип действия всякой системы автоматического регулирования (САР) заключается в том, чтобы обнаруживать отклонения регулируемых величин, характеризующих работу объекта или протекание процесса от требуемого режима и при этом воздействовать на объект или процесс так, чтобы устранять эти отклонения. Для осуществления автоматического регулирования к регулируемому объекту подключается автоматический регулятор, вырабатывающий управляющее воздействие на регулирующий орган. Это управляющее воздействие вырабатывается регулятором в зависимости от разности между текущим значением регулируемой величины (температуры, давления, уровня жидкости и т. д.), измеряемой датчиком, и желаемым её значением, устанавливаемым задатчиком. Регулируемый объект и автоматический регулятор вместе образуют систему автоматического регулирования. Основным признаком САР, является наличие главной обратной связи, по которой регулятор контролирует значение регулируемого параметра. Автоматическое регулирование — это управление технологическими процессами при помощи продвинутых устройств с заранее определенными алгоритмами. В быту, например, автоматическое регулирование может осуществляться при помощи термостата, который измеряет и поддерживает комнатную температуру на заданном уровне. Принцип работы и элементы системы автоматического регулирования В случае системы автоматического регулирования наблюдение и регулирование производится автоматически при помощи заранее настроенных приборов. Аппаратура способна выполнять все действия быстрее и точнее, чем в случае ручного регулирования. Действие системы может быть разделено на две части: система определяет изменение значения переменной процесса и затем производит корректирующее воздействие, вынуждающее переменную процесса вернуться к заданному значению. Система автоматического регулирования содержит четыре основных элемента: первичный элемент, измерительный элемент, регулирующий элемент и конечный элемент.  Элементы системы автоматического регулирования Первичный элемент воспринимает величину переменной процесса и превращает его в физическую величину, которое передается в измерительный элемент. Измерительный элемент преобразовывает физическое изменение, произведенное первичным элементом, в сигнал, представляющий величину переменной процесса. Выходной сигнал от измерительного элемента посылается к регулирующему элементу. Регулирующий элемент сравнивает сигнал от измерительного элемента с опорным сигналом, который представляет собой заданное значение и вычисляет разницу между этими двумя сигналами. Сформулируйте понятие управление. Управление – это целенаправленное влияние на объект с целью его стабилизации или изменения в соответствии с поставленными задачами. Необходимость в управлении производством возникла, скорее всего, сразу после возникновения последнего. С увеличение масштабов производственной деятельности человека управление развилось в прикладную науку: появились определенные принципы управления и его модели. В более узком смысле управление есть деятельность, направленная на координацию работы коллектива и отельных его представителей в процессе производства товаров и оказания услуг. Такая деятельность связана с организацией согласованных действий в масштабах компании и регулированием отношений индивида и предприятия. Функции управления – эффективное использование рабочей силы и ресурсов для увеличения доходов производства и его развития. Научная база теории управления стала формироваться около 100 лет назад. Родоначальником теории управления считается инженер Фредерик Тейлор (США), основоположник научной организации трудовой деятельности. Теория управления – наука, изучающая принципы и методы контроля и координации различных систем или объектов. В социально-экономических системах данная наука использует различные приёмы регулирования деятельности групп людей (наций, региональных объединений, всего мирового сообщества). Современные методы управления производством основаны на таких принципах, как: ориентация на постоянное улучшение функциональных и эстетических качеств продуктов и услуг; ответственность за результаты деятельности всех участников управленческого процесса; эффективная мотивация персонала; снижение значимости бюрократических механизмов; курс на экологическую чистоту производства и рациональное отношение к ресурсам и отходам. Такое устройство управления носит название «процессного» и ориентировано преимущественно на бизнес-процессы, направленные не просто на получение стабильного дохода, но и на удовлетворение клиентских потребностей. Сформулируйте понятия системы автоматического регулирования. Системы автоматического регулирования (САР) применяются для регулирования отдельных параметров (температура, давление, уровень, расход и т.д.) в объекте управления. В современных системах автоматического управления (САУ) системы автоматического регулирования являются подсистемами САУ и их применяют для регулирования различных параметров при управлении объектом или процессом. Принцип действия всякой системы автоматического регулирования (САР) заключается в том, чтобы обнаруживать отклонения регулируемых величин, характеризующих работу объекта или протекание процесса от требуемого режима и при этом воздействовать на объект или процесс так, чтобы устранять эти отклонения. Для осуществления автоматического регулирования к регулируемому объекту подключается автоматический регулятор, вырабатывающий управляющее воздействие на регулирующий орган. Это управляющее воздействие вырабатывается регулятором в зависимости от разности между текущим значением регулируемой величины (температуры, давления, уровня жидкости и т. д.), измеряемой датчиком, и желаемым её значением, устанавливаемым задатчиком. Регулируемый объект и автоматический регулятор вместе образуют систему автоматического регулирования. Основным признаком САР, является наличие главной обратной связи, по которой регулятор контролирует значение регулируемого параметра. Пример системы регулирования температуры На Рис. 87 показана блок схема системы регулирования температуры в объекте, а на Рис. 88 функциональная схема САР, показывающая общий принцип работы любой системы автоматического регулирования.  Если температура в объекте равна заданной, то сигнал с датчика X1равен сигналу с задатчика X0и сигнал ошибки на входе регулятора е = X1 - X0 = 0,сигнала на выходе регулятора нет, ИМ не работает и клапан открыт на заданную величину, поддерживая заданную температуру. Если, например, температура в объекте увеличиться, увеличиться сигнал с датчика X1, возникнет ошибка «е», заработает ИМ и, прикроет клапан РО для уменьшения подачи тепла, температура в объекте уменьшится до заданной.  Рис. 88 Функциональная схема САР З – задатчик, для установки заданного значения параметра X0 Д – датчик (термопара, терморезистор, датчик уровня, скорости и др. для разных систем) Р – регулятор ИМ – исполнительный механизм (эл. мотор с редуктором, пневмоцилиндры и др.) РО – регулирующий орган (кран, вентиль, заслонка и др.) О – объект регулирования (печь, эл. мотор, резервуар и др.) У – регулирующее (управляющее) воздействие Z – помеха (возмущение) Х – регулируемый параметр X1– сигнал на выходе датчика е = X1- X0 ошибка, возникает при отклонении параметра от задания X0 – заданное значение регулируемого (управляемого) параметра может быть постоянным X0или изменяемым (Ut). Сигнал с задатчика может быть: -постоянным X0 = const. для поддержание постоянства регулируемого параметра температуры, давления, уровня жидкости и т. д. (системы стабилизации); -может изменяться во времени U(t) по определённой программе (программное регулирование); -может изменяться во времени U(t) в соответствии с измеряемым внешним процессом (следящее регулирование). В чем заключается смысл управления? Управление — процесс прогнозирования, планирования, организации, мотивации, координации и контроля, необходимый[4] для того, чтобы сформулировать и достичь цели организации[ Смысл управления Состоит в том, чтобы предвидеть оптимальное действие системы и реализовать его. Задача оценки значения того или иного элемента системы для ее эффективного действия решается при помощи современных математических методов анализа операций. В настоящее время применение таких методов радикально облегчено с помощью ЭВМ. Управленческое воздействие осуществляется в процессе управленческой деятельности. Последняя -- одна из разновидностей человеческой деятельности вообще. “Всякая деятельность человека субъективна, -- подчеркивал В.Г. Афанасьев, -- человек -- субъект деятельности. Вместе с тем эта деятельность объективна, поскольку она направлена на какой-либо объект. Объект -- это то, с чем человек взаимодействует, что противостоит субъекту в его предметно-практической, социально-политической и духовной деятельности, что преобразуется человеком в процессе этой деятельности”. Управленческая деятельность призвана обслуживать реализацию целей и функций управления, обеспечивать подготовку и проведение в жизнь управленческих решений. Ее можно определить как набор (совокупность) выработанных историческим опытом, научным познанием и талантом людей навыков, умений, способов, средств целесообразных поступков и действий человека в сфере управления. Управленческая деятельность отличается интеллектуальным характером, поскольку всегда есть процесс выработки, принятия и практической реализации управленческих решений, призванных изменять состояние и течение общественных процессов, уровень использования социальных ресурсов общества, а опосредованно -- сознание и поведение людей. Она должна адекватно отражать Социальную действительность, вскрывать имеющиеся ресурсы, находить средства и резервы, выбирать оптимальные способы совершенствования социальных систем и перевода их на новый уровень. Во многом управленческая деятельность является информационной, потому что связана с получением, осмыслением, систематизацией, хранением, выдачей социальной и, прежде всего, управленческой информации. Существуют большие трудности в получении того, что олицетворяет собой информацию, пригодную для управления. Хаос фактов, событий, данных при их субъективном истолковании, не является информацией. Информацией может быть только то, что характеризует тот или иной общественный процесс в целом, с выявлением причин и движущих сил, определяющих его состояние и динамику. Поэтому управленческая деятельность в основе своей и посвящена поиску, отбору, переработке и анализу социальной информации, которая и лежит в основе целесообразной управленческой деятельности. В процессе управленческой деятельности субъекты управления, органы управления, управляющие и каждый человек вступают в управленческие отношения, которые можно разделить на две части: связанные с целеполаганием, анализом информации, постановкой задач и организацией их достижения. Управленческие отношения отличаются исключительной сложностью, представляя собой единство объективного и субъективного, и реализуются в деятельности субъектов управления. Что называют автоматическим управлением? Автоматическое управление в технике, совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной целью управления. А. у. широко применяется во многих технических и биотехнических системах для выполнения операций, не осуществимых человеком в связи с необходимостью переработки большого количества информации в ограниченное время, для повышения производительности труда, качества и точности регулирования, освобождения человека от управления системами, функционирующими в условиях относительной недоступности или опасных для здоровья (см. Автоматизация производства, Автоматизация управленческих работ, Большая система). Цель управления тем или иным образом связывается с изменением во времени регулируемой (управляемой) величины — выходной величины управляемого объекта. Для осуществления цели управления, с учётом особенностей управляемых объектов различной природы и специфики отдельных классов систем, организуется воздействие на управляющие органы объекта — управляющее воздействие. Оно предназначено также для компенсации эффекта внешних возмущающих воздействий, стремящихся нарушить требуемое поведение регулируемой величины. Управляющее воздействие вырабатывается устройством управления (УУ). Совокупность взаимодействующих управляющего устройства и управляемого объекта образует систему автоматического управления. Система автоматического управления (САУ) поддерживает или улучшает функционирование управляемого объекта. В ряде случаев вспомогательные для САУ операции (пуск, остановка, контроль, наладка и т.д.) также могут быть автоматизированы. САУ функционирует в основном в составе производственного или какого-либо другого комплекса. История техники насчитывает много ранних примеров конструкций, обладающих всеми отличительными чертами САУ (регулирование потока зерна на мельнице с т.н. «потряском», уровня воды в паровом котле машины Ползунова, 1765, и т. д.). Первой замкнутой САУ, получившей широкое техническое применение, была система автоматического регулирования с центробежным регулятором в паровой машине Уатта (1784). По мере совершенствования паровых машин, турбин и двигателей внутреннего сгорания всё более широко использовались различные механические регулирующие системы и устройства, достигшие значительного развития в конце 19 — начале 20 вв. Новый этап в А. у. характеризуется внедрением в системы регулирования и управления электронных элементов и устройств автоматики и телемеханики. Это обусловило появление высокоточных систем слежения и наведения, телеуправления и телеизмерения, системы автоматического контроля и коррекции. 50-е гг. 20 в. ознаменовались появлением сложных систем управления производственными процессами и промышленными комплексами на базе электронных управляющих вычислительных машин. САУ классифицируются в основном по цели управления, типу контура управления и способу передачи сигналов. Первоначально перед САУ ставились задачи поддержания определённых законов изменения во времени управляемых величин. В этом классе систем различают системы автоматического регулирования (CAP), в задачу которых входит сохранение постоянными значения управляемой величины; системы программного управления, где управляемая величина изменяется по заданной программе; следящие системы, для которых программа управления заранее неизвестна Теория автоматического управления (ТАУ) изучает принципы построения систем автоматического управления и закономерности протекающих в них процессов, которые она исследует на динамических моделях действительных систем с учётом условий работы, конкретного назначения и конструктивных особенностей управляемого объекта и автоматических устройств, с целью построения работоспособных и точных систем управления. Первоначально ТАУ развивалась как теория автоматического регулирования (ТАР) и была одним из разделов теоретической и технической механики. На этой стадии ТАУ изучала процессы управления паровыми котлами и электрическими машинами, но раздельно в пределах только теплотехники и только электротехники. Быстрое развитие всех отраслей техники и промышленности сопровождалось совершенствованием методов и средств техники управления; обнаружилась аналогичность процессов управления в технических устройствах, независимо от их природы и назначения. С развитием управления в технике шло также изучение проблем управления в организмах и в экономических системах. Вплоть до середины 20 в. исследования процессов управления в этих разнородных объектах не были связаны. В технике управляющие устройства, внешние по отношению к объектам, создаются отдельно и лишь затем соединяются с объектами в единую систему управления. На основе изучения взаимодействия этих устройств с объектами была выявлена общность процессов управления. Именно поэтому ТАР зародилась в технике и превратилась в самостоятельную техническую науку. Приведите пример управляющих воздействий. Понятие «управляющее воздействие» (УВ) в литературе имеет две содержательных трактовки [1]. В теории автоматического управления — это сигнал. Анализ особенностей таких «сигнальных» управляющих воздействий показывает, что их смысловое (информационное) содержание полностью определяется параметрами материального носителя, представленного в виде механического, химического, электрического, электромагнитного и т. п. воздействия на объект управления (ОУ). Такое воздействие непосредственно оказывается на объект управления и вызывает (при отсутствии возмущений) однозначную реакцию в изменении значений и параметров, характеризующих состояние ОУ. То есть «сигнал» можно рассматривать в качестве первопричины изменения состояния объекта управления. Под управляющим воздействием понимается воздействие на объект управления, направленное на достижение цели управления. Следовательно, результатом управляющего является управленческое решение, в основе которого лежит цель (целеполагание). Субъект управления должен иметь возможность корректировки управляющих воздействий, если он не учел в достаточной степени возмущающие воздействия и процесс достижения цели управления пошел не так, как надо. Для этого существует механизм обратной связи, который представляет собой возможность передачи субъекту управления информации о состояниях объекта управления как результатах управляющих воздействий.  Назовите основные типы задач управления.  Значение и классификация целей управления Цели характеризуются структурным и процессуальным подходами, имеют свои принципы и методы реализации. С точки зрения этих подходов в зависимости от критериев цели как научная категория классифицируются следующим образом (см. табл.): Таблица Из таблицы мы видим, что самое главное и распространенное деление целей – это деление по критерию временных рамок. Длительный период времени связан со стратегическими целями, на основе которых рождаются конкретизирующие среднесрочные и краткосрочные цели. Такая декомпозиция целей предстает в качестве «дерева целей» (на диверсифицированном производстве «деревья» превращаются в «рощу целей»). Основные задачи менеджмента как науки заключаются в следующем: выделить цели и задачи управления, разработать определенные мероприятия и способы по их достижению, разделить задачи на различные виды операций, распределить работы, координировать взаимодействия различных подразделений внутри организации, совершенствовать формальные иерархические структуры, оптимизировать процессы принятия решений и коммуникаций, а также поиск эффективных систем мотивации деятельности, культуры организации, стиля управления. — как учебная дисциплина. Менеджмент как научная дисциплина ставит своей целью сформулировать общие принципы управления, пригодные для любой организации. К основным общим целям менеджмента относятся прогнозирование, планирование и достижение намеченных результатов в деятельности предприятия. Конечная цель состоит в обеспечении прибыльности (экономической целесообразности) функционирования той или иной организации. Это может быть достигнуто посредством создания рациональной организации производственного процесса. Не менее важными целями менеджмента являются управление производством, совершенствование научно-технологической базы, а также эффективное использование кадрового потенциала, повышение его квалификации и стимулирование. Следовательно, главная цель менеджмента — это управление, ориентированное на успешную деятельность, присущее каждой организации и отдельно взятому человеку. Приведите основные принципы регулирования. |