Классификация систем управления: Классификация систем управления. — Студопедия

1.3. Классификация систем управления [2, 5, 8, 11, 12].

Все многообразие
систем управления можно разделить на
классы по различным признакам, важнейшими
из которых являются цель
управления, вид структуры, вид и
размерность математической модели,
характер сигналов, характер параметров,
характер внешних воздействий.
Согласно этим признакам будем различать:

— системы стабилизации,
программного управления, следящие
системы;

— системы разомкнутые,
замкнутые или комбинированной структуры;

— модели линейные,
нелинейные, скалярные и векторные;

— системы непрерывные,
дискретные или гармонически модулированные;

— системы стационарные
и нестационарные, с сосредоточенными
или распределенными параметрами;

— системы с
детерминированными или стохастическими
воздействиями.

Практическая
классификация систем управления обычно
строится на основе применяемых принципов
управления и осуществления управляющих
воздействий.

Принципы
управления.Выделяют
три фундаментальных принципа создания
систем управления: разомкнутое управление,
компенсирующее управление и управление
с обратной связью (замкнутое управление).

При разомкнутом
управлении программа управления жестко
задана в УУ и влияние возмущений на
параметры процессов не учитывается.
Примерами таких систем являются часы,
магнитофон, компьютер, и т.п. Разомкнутое
регулирование применяется при наличии
двух условий:

— достаточной
информации о свойствах объекта и их
постоянстве в процессе работы;

— незначительном
уровне помех или их полном отсутствии.

Рис. 1.3.1.

В простых разомкнутых
системах (рис. 1.3.1) управляющее воздействие
u(t)
формируется управляющим устройством
как функция задающего или возмущающего
воздействия. Если известна модель
объекта у = G(u,
x)
в алгебраической или дифференциальной
форме и известна необходимая реакция
у(t),
то решается обратная задача u(t)
= Y(у(t),
x(t))
и определяется управление, которое
необходимо для реализации реакции
объекта 2. Найденный закон управления
u(t)
реализуется регулятором 1. Однако такое
управление можно реализовать в том
случае, если x(t)
= const.

Для уменьшения
или устранения отклонения управляемой
величины от требуемого значения,
вызываемого влиянием того или иного
фактора, необходимо, чтобы управляющее
воздействие было определенной функцией
этого фактора и характеристик объекта.

Рис. 1.3.2.

На рис. 1.3.2 представлена
структура, реализующая принцип управления
по возмущению, которая применяется при
x(t)
= var,
но величина x(t)
поддается измерению и ее значение может
подаваться на вход управляющего
устройства, обеспечивая соответствующую
реакцию воздействия u(t)
на изменения значения x(t).

Принцип управления
по возмущению состоит в том, что для
уменьшения или устранения отклонения
_y(t)
управляемой величины от требуемого
значения, вызываемого возмущающим
воздействием x(t),
измеряется это воздействие и в результате
его преобразования вырабатывается
управляющее воздействие u(t),
которое, будучи приложено к входу объекта
управления 2, вызывает компенсирующее
отклонение управляемой величины
противоположного знака по сравнению с
отклонением _y(t).

Основной недостаток
разомкнутых систем — практическая
невозможность иметь идеально точную
модель системы у = G(u,
x)
с учетом всех действующих возмущений,
равно как и измерять все регулярные и
нерегулярные возмущения. Разомкнутые
системы обычно не применяются для
управления неустойчивыми объектами и
объектами с изменяющимися параметрами.

Если воздействие
возмущающих факторов может искажать
выходную величину системы до недопустимых
пределов, то применяют принцип
компенсации
с использованием корректирующего
устройства.
Для задания параметров коррекции должно
проводиться изучение соответствующего
возмущающего фактора или создаваться
его математическая модель. Примеры
систем компенсации: биметаллический
маятник в часах, компенсационная обмотка
машины постоянного тока и т.п. Принцип
компенсации обеспечивает быструю
реакции на возмущения и более высокую
эффективность управления, но, как
правило, используется для компенсации
только определенных дестабилизирующих
факторов и не может защитить от всех
возможных возмущений.

Наибольшее
распространение в технике получило
управление
с обратной
связью,
при котором управляющее воздействие
корректируется в зависимости от выходной
величины y(t).
Если значение y(t)
отклоняется от требуемого, то происходит
корректировка сигнала u(t)
с целью уменьшения данного отклонения.
Для выполнения данной операции выход
ОУ соединяется с входом устройства
управления главной
обратной связью
(ОС).
Это самый
дорогой вид управления, при этом канал
обратной связи является наиболее
уязвимым местом системы. При нарушении
его работы система может стать неустойчивой
или полностью неработоспособной.

Рис. 1.3.3.

Структура замкнутых систем
управления представлена на рис. 1.3.3.
Управляющее воздействие u(t) формируется
как функция рассогласования (t)
= g(t) — y(t) текущего значения управляемой
переменной от требуемого задающего
воздействия. Эта фундаментальная идея
лежит в основе принципа управления
по отклонению, который
реализуется замкнутыми системами.
Принцип управления по отклонению
универсален, т. к. позволяет достигать
цели управления независимо от причин
рассогласования — изменения внутренних
свойств объекта и внешних воздействий.

Рис. 1.3.4.

Замкнутые системы позволяют
решать все задачи управления: стабилизации,
слежения и программного управления.
Неустойчивые объекты могут быть
управляемы только системами с замкнутыми
структурами. Обобщением рассмотренных
принципов управления является принцип
комбинированного управления (рис.
1.3.4), который позволяет в замкнутой
системе использовать и принцип управления
по возмущению.

Рис. 1.3.5.

Системы, способные изменять
закон управления с целью осуществления
наилучшего в некотором смысле качества
управления независимо от внешних
воздействий (рис. 1.3.5), используют принцип
адаптации. Показатель качества
обрабатывается устройством адаптации
3 для изменения структуры управляющего
устройства или его параметров.

Отметим, что при
введении обратной
связи система управления становится
инерционной. Поэтому часто применяют
комбинацию
обратной связи с принципом компенсации,
что позволяет объединить достоинства
обоих принципов: быстроту реакции на
возмущение при компенсации и точность
регулирования независимо от природы
возмущений от обратной связи.

Методы
классификации систем.В настоящее время
существует достаточно много методов
классификации систем управления. Отметим
некоторые из них.

Наиболее общая
классификация с позиций методов
исследования систем, учитывающая способы
математического описания, характер
передачи сигналов, и характер протекания
процессов в системах, приведена на рис.
1.3.6.

Рис. 1.3.6.

Классификация
систем по свойствам в установившемся
режиме.По
виду зависимости регулируемой величины
от внешнего воздействия различают
статические и астатические системы.

В статических
системах
регулируемая величина y(t) при постоянном
задающем (возмущающем) воздействии по
окончании переходного процесса принимает
значение, пропорциональное воздействию,
т.е. между входной и выходной величинами
устройства имеется строго определенная
функциональная связь y=f(u),
которую принято называть статической
характеристикой. В режиме холостого
хода управляемая величина пропорциональна
значению задающе­го воздействия u_з,
а наклон статической характеристики
не зависит от u_з.
Обычно u_з
выбирают таким образом, чтобы управляемая
величина точно соответ­ствовала
требуемому значению при номинальной
нагрузке. Примером статической системы
автоматического управления может
служить электронный стабилизатор
напряжения источника питания.

В астатических
системах
при внешнем воздействии по окончании
переходного процесса значение регулируемой
величины устанавливается равным
заданному, т.е. система в установившемся
режиме стремится к нулевому значению
между заданным и текущим значением
регулируемой величины. Если отклонение
управляемой величины в установившемся
режиме не зависит от возмущающего
воздействия, то система является
астатической к этому возмущающему
воздействию. Если оно не зависит от
задающего воздействия, то система
астатическая по отношению к задающему
воздействию.

По
характеру работы функциональных узловв составе систем
управления выделяют линейные и нелинейные
системы.

Рис. 1.3.7.

В линейных системах
между выходными и входными величинами
существуют функциональные зависимости
и выполняется принцип суперпозиции
(реакция системы на сумму воздействий
равна сумме реакций на каждое воздействие
в отдельности). Процессы в системах
описываются дифференциальными
уравнениями. В зависимости от вида
дифференциального уравнения линейные
системы подразделяются на типы,
приведенные на рис. 1.3.7.

В нелинейных
системах
хотя бы в одном звене системы нарушается
принцип суперпозиции (линейность
статической характеристики). В уравнениях
динамики нелинейных систем присутствуют
нелинейные функции (произведение
переменных или их производных, степени
переменных и т.п.). Возможности и качество
управления в нелинейных системах
значительно выше, чем в линейных.

Реальные системы
управления обычно являются нелинейными
и расчет систем достаточно сложен. С
учетом хорошей разработанности теории
линейных систем, нелинейные системы
стремятся привести к линейным, используя
методы линеаризации.

По
степени использования информацииво входных
воздействиях системы делятся на
адаптивные и неадаптивные.

Адаптивные системы
обладают способностью приспосабливаться
к изменению внешних условий и воздействий,
а также повышать качество управления
по мере накопления информации. Неадаптивные
системы такими способностями не обладают
и имеют постоянную настройку под
определенные внешние условия и воздействия
с ограниченным диапазоном их вариаций.

В последние
десятилетия интенсивно разрабатывается
новый класс систем управления —
интеллектуальные системы управления
(ИСУ). ИСУ строятся как самообучающиеся,
самонастраивающиеся системы с гибкими
процедурами принятия решений. Они
способны формировать новые знания в
процессе управления и функционирования,
выступать в качестве экспертных систем,
встроенных в контур управления, и
работать в интерактивном режиме с лицом,
принимающим решения.

Классификация
по типам управления
приведена на рис. 1.3.8.

Рис. 1.3.8.

Процесс управления
без участия человека, называется
автоматическим. Устройство, обеспечивающее
автоматическое управление объектом,
называется системой автоматического
управ­ления (САУ). В тех случаях, когда
система обеспечивает стабили­зацию
управляемой величины в заданных пределах,
она называется системой автоматического
регулирования (САР).

Под автоматизированным
понимается управление объектом в системе
с разомкнутой обратной связью с участием
человека в выработке управляющих
воздействий. Системы, реализу­ющие
такое управление, называются
автоматизированными систе­мами
управления (АСУ). Если объекты управления
отно­сятся к типу технических, то
системы управления называются
автоматизированными система­ми
управления технологическими процессами
(АСУТП). Если объект управ­ления
является объектом производственно-экономического
или со­циального характера, то система
управления им относится к авто­матизированным
системам организационного управления
(АСОУ).

В последние годы
все более широко внедряется интегрирован­ное
управление, реализуемое интегрированными
автоматизирован­ными системами
управления (ИАСУ). В ИАСУ объектами
управ­ления являются технические,
производственно-экономические,
орга­низационные и социальные системы.
ИАСУ создаются и функционируют на основе
ЭВМ и экономико-матема­тических
методов, которые используются для
управления техниче­скими объектами,
технологическими процессами, для
планирования, контроля, анализа и
регулирования производства в целом.

Систему
автоматизированного проектирования
(САПР) можно определить как интегрированную
автоматизированную систему уп­равления,
объектом управления которой является
процесс выбора проектно-конструкторских
решений на основе экономико-математи­ческих
моделей изделий, конструкций,
архитектурно-планировоч­ных вариантов
и т. п.

Классификация
по алгоритмам функционирования.
Каждая
система характеризуется алгоритмом
функ­ционирования — совокупностью
предписаний, определяющих харак­тер
изменения управляемой величины в
зависимости от воздействия. По алгоритмам
функционирования системы делятся на
стабилизирующие, программные, следящие
и преобразующие системы.

Стабилизирующие
системы
обеспечивают поддержание с необходимой
точностью (стабилизацию) одной или
нескольких управляемых величин при
произвольно меняющихся возмущающих
воздействиях. Задающее воз­действие
системы — постоянная величина, т. е. u(t)
= const.

Программные
системы
управляют изменением управляемой
величины с необходимой точнос­тью в
соответствии с составленной программой,
если она заранее известна в виде временной
функции. Изменение уп­равляемой
величины по программе достигается
добавлением к ста­билизирующей системе
программного устрой­ства ПУ, изменяющего
задающее воздействие u(t)
во времени по определенному закону.
Примерами програм­мных систем являются
системы управления хи­мическими
процессами, программного управления
станками, системы программного управления
выводом спутников Земли на расчетные
орбиты.

Следящие
системы
осуществляют
изменение управляемой величины не по
заранее заданной програм­ме, а
произвольно. Например, антенна
радиолокатора поворачивается, следуя
за самолетом, траектория движения
которого заранее неизвест­на, т. е.
«следит» за ним. Задающие воздействия
и управляемые величины следящих систем
могут иметь разнообразный характер по
своей физической при­роде.

Преобразующие
системы.
Алгоритм системы — пре­образование с
необходимой точностью задающего
воздействия (совокупности задающих
воздействий) в управляемую величину
(совокупность управляемых величин) в
соответствии с некоторой функцией
преобразования. Преобразующая система
должна возможно более точно воспроизводить
на своем выходе не само задающее
воздействие (как следящая система), а
некоторую вели­чину, связанную с
управляющим воздействием функций
преобразова­ния. К преобразующим
системам относятся, например,
интегриру­ющие, дифференцирующие,
экстраполирующие и другие системы
авто­матического управления.

1.3. Классификация систем управления

В
основе любой классификации лежат
признаки, по которым множество
объектов подразделяется на подмножества
– классы.

Системы управления
можно классифицировать по различным
признакам. Рассмотрим следующие признаки
классификации: информационный,по
типу сигналов,алгоритмический,энергетический.

Классификация
систем управления по информационному
признаку.
В этом случае СУ подразделяются по
способу получения текущей информации
о состоянии процесса управления. Поэтому
рассматриваемая классификация
подразделяет СУ как раз в соответствии
с принципами управления – см.подразд.1.2.

Классификация
систем управления по типу сигналов.
Используемые
в теории управления модели СУ как правило
абстрагированы от физической природы
сигналов. Сигналы (координаты,
переменные)
на входах и выходах функциональных
звеньев рассматриваются как носители
информации, а сами звенья – как
преобразователи этих сигналов.
Преобразование сигнала некоторым звеном
производится в соответствии с приданным
(приписанным) этому звену оператором.

Непрерывные
системы. В
них информация кодируется уровнем
(значением) функции непрерывного времени

см.рис.1.6,а.

Рис.1.6

Цифровые системы.
В них все переменные или их часть
представляют собой дискретные сигналы.
Квантование, или дискретизация сигналов
может производиться как по уровню, так
и по времени. Системы, в которых
производится квантование сигнала по
времени, а мгновенное значение непрерывного
сигнала на выходе какого-либо аналогового
звена (звеньев) в моменты квантования
кодируется каким-либо параметром
импульса (амплитудой, шириной, фазой),
называются импульсными
системами. На рис.1.6,б
приведен пример квантования непрерывного
сигнала с одинаковыми периодом следования
T
и длительностью импульсов, амплитуда
которых несет информацию о значениях
непрерывного сигнала (так называемая
амплитудно-импульсная
модуляция).

Системы переменного
тока.
Информация кодируется амплитудой
переменного тока, то есть огибающей
несущего сигнала 
см.рис.1.6,в.

К

Рис.1.7

лассификация систем
управления по алгоритмам управления.На рис.1.7
приведена типовая
структура
СУ с единичной отрицательной
обратной связью. Единичная
обратная связь означает, что вся
информация о выходной координате
передается на элемент
сравнения, который образует
ошибку рассогласования e(t)=f_у(t)y(t).
Регулятор
P на основе информации об ошибке, т.е.
по величине рассогласования цели
(задающего воздействия f_у(t))
и текущего состояния (управляемой
координаты y(t))
вырабатывает управляющее воздействие

на ОУ.

Регулятор
функционирует в соответствии с заложенным
в него алгоритмом, называемым законом
управления
(законом регулирования).

Рассмотрим наиболее
распространенные – типовые

законы управле-ния для непрерывных СУ
[4],
[6], [7].
Регулятор будем трактовать как
преобразователь сигналов в соответствии
с некоторым математическим оператором.

Пропорциональный
закон (П-закон).
Воздействие на объект прямо-пропорционально
рассогласованию:

(t)=k_рe(t). (1.1)

Интегральный
закон (И-закон).
Уровень воздействия на объект определяется
суммарной ошибкой:

.(1.2)

Если продифференцировать
выражение (1.2), то получим соотношение
d(t)/dt=k_Ie(t),
которое показывает, что величина ошибки
определяет скорость изменения управляющего
воздействия. Отличительной особенностью
И-закона управления является то
обстоятельство, что установившиеся
процессы в СУ могут существовать только
при e(t)=0.

Пропорционально-интегральный
закон (ПИ-закон).
Представляет собой комбинацию первых
двух:

.(1.3)

Пропорционально-интегрально-дифференциальный
закон (ПИД-закон).
В дополнение к ПИ-закону формирует
управляющее воздействие также и с учетом
скорости изменения ошибки:

.(1.4)

Рассмотренные
типовые законы управления (регулирования)
(1.1) – (1.4) часто используются в системах
промышленной автоматики.

Классификация
систем управления по энергетическому
признаку. В
зависимости от того, не используется
или используется дополнительная
(сторонняя) энергия для реализации
(исполнения) принятого управляющим
устройством решения, СУ подразделяются
на системы прямого
регулирования и системы непрямого
регулирования (управления).

В системах прямого
управления отбираемая измерительным
устройством энергия достаточна для
оказания воздействия на регулирующий
орган объекта. При этом часто такие
функциональные элементы, как ИУ, УУ
(вместе с элементом сравнения) и
исполнительный механизм, оказываются
конструктивно объединенными. В качестве
примера можно указать на две СУ в
автомобиле: система стабилизации уровня
топлива в поплавковой камере карбюратора,
а также система стабилизации температуры
охлаждающей жидкости двигателя. Системы
прямого регулирования просты и надежны,
но применимы с простыми алгоритмами
управления и при не высоких требованиях
к процессу управления.

В системах непрямого
управления функционально разделяются
функции измерения (контроля за текущим
состоянием процесса), принятия решения
управляющим устройством (быть может,
по сложному алгоритму) и исполнения
решения. Для последней составляющей
используются специальные исполнительные
устройства и механизмы (сервоприводы),
целью которых является преобразование
управляющего сигнала по физической
природе и усиление по величине и мощности.

По виду используемой
энергии различают электрические,
механические, гидравлические,
электрогидравлические и другие СУ.

Основные понятия и классификация автоматических систем управления — Студопедия

К основным в теории автоматического управления относят прежде всего общее понятие управления, понятия составных частей авто­матической системы управления, алгоритма, различных воздействий и др.

Под управлениемпонимается процесс осуществления совокуп­ности воздействий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого параметра в соответствии с задан­ным алгоритмом функционирования.

Алгоритм — это предписание, которое определяет содержание и последовательность операций, переводящих исходные данные в иско­мый результат.

Алгоритм функционирования представляет собой совокупность предписаний, необходимых для правильного выполне­ния технологического процесса в каком-либо устройстве или сово­купности устройств.

Управляемым объектом называют устройство, кото­рое непосредственно осуществляет технологический процесс, нуждаю­щийся в оказании специально организованных воздействий извне для выполнения его алгоритма.

Автоматическое управляющее устройство осуществляет воздействие на управляемый объект в соответствии с алгоритмом управления.

Точка автоматической системы или устройства, к которой при­ложено рассматриваемое воздействие, называется входом, а та точка, в которой наблюдается эффект, вызванный рассматриваемым воздействием, — выходом. Соответственно и воздействия раз­деляют на входныеи выходные.

Автоматическая система испытывает влияние внешних и внутрен­них планируемых задающих и непланируемых возмущающих воз­действий .

Под внешним понимается воздействие извне, то есть внеш­ней среды, а под внутренним— воздействие одной части ав­томатической системы на другую.

Автоматическое управление объектом в соответствии с его алго­ритмом управления осуществляется посредством задающего воздействия. Величину, характеризующую планируемое вы­ходное воздействие управляемого объекта, называют управляемой величиной. По своей природе она может быть различной: механиче­ской, электрической, тепловой, световой, акустической и т. д. Зна­чение управляемой величины, предусмотренное алгоритмом функ­ционирования, принято называть предписанным, а измеренное (фак­тическое) — действительным.

Возмущающим считают воздействие, которое не предус­мотрено алгоритмом управления. Обычно возмущающее воздействие вызывает ухудшение или нарушение работы системы автоматического управления.

Различают воздействие управляющего устройства на управляе­мый объект и, наоборот, воздействие управляемого объекта на упра­вляющее устройство. В первом случае воздействие называется упра­вляющим, а во втором — контрольным.

Классификация автоматических систем управления по несколь­ким основным признакам может быть проиллюстрирована рисун­ком 1.

В зависимости от алгоритма функционирования автоматические системы принято разделять на стабилизирующие, программные, сле­дящие и самоприспосабливающиеся.

В стабилизирующей системе алгоритм функциониро­вания содержит предписание поддерживать управляемую величину постоянной.

Рис. 1. Классификация автоматических систем управления.

Рис. 2. Характеристика статического (а) и астатическо­го (б) регулирования.

Стабилизирующая система в статическом режимехарактери­зуется (рис. 2, а) определенными зависимостями выходной величины от входной, которые описываются уравнением

у = С + Δ(х), (1)

где С — постоянная, равная предписанному значению;

у — управляемая величина;

Δ(х) — статическая ошибка, то ость отклонение управляемой величины, зависящее от входного воздействия х.

Для оценки отклонения служат коэффициент (степень) неравно­мерности

и коэффициент статизма

,

где х_н и у_н— номинальные значения входной и выходной величин;

у₁и у₂— значения выходных величин, соответствующие входным вели­чинам x₁и х₂.

Если коэффициенты δ = 0 и k_ст = 0 во всей зоне управления, то управление называют астатическим(рис. 2, б), а автоматическую систему — астатической. Когда же δ ≠ 0 и k ≠0, и управление и автоматическую систему называют статическими.

Характеристики статического и астатического управления (рис. 2, а и б) графически обычно представляют одной линией. В действительности же имеется определенная зона изменения регу­лируемой величины, ширина которой иллюстрирует нечувствитель­ность автоматической системы ε, вызываемую главным образом не­чувствительностью датчиков к малым отклонениям у.

С учетом нечувствительности системы характеристику управле­ния выражают уравнением

у = С + Δ(х)±εС.

При астатическом управлении Δ(х) = 0, то есть управляемая величина независимо от режима работы объекта управления сохра­няет постоянное значение.

Для пояснения принципа действия статических и астатических АСУ в качестве примера рассмотрим систему управления уровнем жидкости в баке (рис. 3).

На рисунке 3, а показана схема ручного управления. Уровень Н измеряется стрелочным прибором, который кинематически связан с поплавком 1. В зависимости от показаний прибора персонал принимает решение и заслонкой 2 изменяет приток Q₁жид­кости. Это пример разомкнутой системы, в которой изменение вы­ходной величины (уровня Н) не вызывает изменений входной (при­тока Q₁). В таких системах целенаправленные изменения входных величин осуществляются внешними воздействиями (в нашем при­мере — воздействием человека).

Рис. 3. Регулирование уровня жид­кости: а — вручную; б — регулятором прямого действия со статической характеристикой; в — электрическим регулятором косвенно­го действия с статической характери­стикой.

На рисунке 3, б показана замкнутая система автоматического управления уровнем. Изменение уровня Н вызывает перемещение заслонки 2, регулирующей приток Q₁жидкости. Таким образом, регулирующее воздействие со стороны регулятора на объект будет пропорционально отклонению ΔН регулируемой величины от задан­ного значения Н_о:

ΔQ = k_pΔH, (4)

где ΔH = H₀ — H — отклонение уровня Н воды от заданного H_о;

k_p— коэффициент пропорциональности.

Рассматриваемая АСУ имеет статическую характеристику

H = H_о — H(Q). (5)

Примером астатической АСУ может служить система стабилиза­ции уровня жидкости, схема которой показана на рисунке 3, в. При изменении расхода Q₂и, следовательно, уровня Н_оподвижный контакт, связанный с поплавком /, перемещается по потенциометру 4 и создает разность потенциалов на зажимах исполнительного дви­гателя 3. Двигатель 3 перемещает заслонку 2 так, чтобы уравнять приток жидкости Q₁с расходом Q₂. Процесс автоматического упра­вления заканчивается тогда, когда уровень жидкости достигнет первоначально заданного значения Н_о. Для изменения заданных зна­чений уровня Н_ослужит задатчик 5. При астатическом управлении воздействие на объект со стороны регулятора пропорционально интег­ралу от отклонения управляемой величины, то есть

ΔQ = k∫ΔHdt, (6)

где k— коэффициент пропорциональности.

Таким образом, у астатических регуляторов воздействие со стороны регулятора на объект происходит до тех пор, пока не устранится отклонение регулируемого параметра от заданного значения (в на­шем случае отклонение уровня ΔН).

Стремление получить хорошие статические и динамические свой­ства, присущие соответственно астатическим и статическим системам регулирования, привело к созданию так называемых изодромных систем управления.

В изодромной системе имеется гибкая обратная связь, благо­даря которой регулирующее воздействие пропорционально отклоне­нию регулируемой величины и его интегралу:

ΔQ = k_pΔH + k∫ΔΗdt. (7)

В такой системе в начале процесса регулирования главное управ­ляющее воздействие, как и в статических Системах, осуществляется по отклонению регулируемой величины, а в переходном процессе, особенно к его концу, возрастает воздействие от интеграла по от­клонению, сводящее самоотклонение к нулю. Следовательно, изодромная система в начале переходного процесса соответствует по свой­ствам статической, а в конце — астатической. Изодромная система управления подробно рассматривается в следующем параграфе на примере изодромного регулятора температуры теплоносителя шахт­ной зерносушилки.

Программной автоматической системой называют систему, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять управляемую величину в соответствии с за­ранее заданной функцией. Примером программной системы может служить автоматическая система управления дополнительным искус­ственным освещением и облучением в теплицах и птичниках. Схема управления строго по программе включает или отключает группы осветительных ламп в определенные часы суток.

Следящей автоматической системой называют систему, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять управляемую величину в зависимости от изменения зара­нее неизвестной переменной величины на входе.

Необходимо отметить, что в программных и особенно в следящих системах управляющее воздействие непрерывно изменяется, поэтому понятия астатической и статической характеристик управления здесь теряют смысл.

Самоприспосабливающаяся (адаптивная) система действует не только в соответствии с заданным алгорит­мом функционирования, но и может в зависимости от конкретных условий самостоятельно изменять свою работу с целью достижения наивыгоднейшего режима. Режим работы такой системы характери­зуется некоторым показателем качества, содержание которого зави­сит от конкретных условий и является функцией одной или несколь­ких величин. Для нее предписанный закон управления изменяется в соответствии с оценкой результата управления так, чтобы один или несколько показателей автоматизируемого процесса оставались в об­ласти заданных значений независимо от непрерывного изменения непланируемых воздействий.

Разновидностями самоприспосабливающихся считают экстремаль­ные, обучаемые и другие системы управления. Экстремальная системаавтоматически поддерживает минимальное или максимальное зна­чение регулируемой величины. В обучаемой системеалгоритм функ­ционирования изменяется в соответствии с оценкой результата управления. Такая система непрерывно во времени анализирует опыт своей работы⁴, запоминает наилучшие варианты и постоянно совер­шенствует свои свойства. Пока опытных данных недостаточно, обу­чаемая система работает с большими ошибками, но по мере накопле­ния опыта ее деятельность постепенно улучшается.

По характеру взаимодействия регулятора и объекта управления различают автоматические системы с разомкнутой и замкнутой цепью воздействия.

В автоматической системе с разомкнутой цепью воз­действия входными воздействиями управляющего устройства служат только внешние воздействия. Другими словами, это такая автоматическая система, работа которой не зависит от характера реакции на это действие. Разомкнутые системы не могут самостоя­тельно поддерживать с высокой точностью предписанное значение управляемой величины.

В практике наибольшее распространение находят автоматиче­ские системы с замкнутой цепью воздействия, в ко­торых входными воздействиями для управляющего устройства являются как внешние, так и контрольные воздействия, получаемые с объекта управления и по значению пропорциональные управляе­мому параметру.

В зависимости от того, по какому сигналу регулятор получает информацию о протекающих в объекте управления процессах и каким образом осуществляет соответствующие воздействия на упра­вляемую величину, различают несколько основных принципов упра­вления регулирования.

1 Исторически первым был предложен принцип управле­ния (регулирования) по отклонению (принцип Ползунова). Регулятор, действующий по этому принципу, измеряет отклонение управляемой величины от заданного значения и через исполнительный блок воздействует на объект управления. Регу­лятор такого типа (уже рассмотренный нами) представлен на ри­сунке 3.

2 Принцип управления по возмущению (прин­цип Понселе) означает, что управление производится по значению возникшего возмущающего воздействия. Обычно подобный регуля­тор реагирует только на ограниченное число возмущающих воздей­ствий и при большом количестве непланируемых воздействий ока­зывается неприменимым. Преимущество принципа управления по возмущению заключается в том, что вредное влияние возмущающего воздействия может быть устранено до того, как произойдет отклоне­ние управляемой величины! Данный принцип приводит к построению в основном разомкнутых систем* управления и поэтому находит очень узкую область использования.

Цепь воздействия по возмущению обычно используется как до­полнительная связь в системах управления по отклонению. В этом случае система, построенная по принципу отклонения, сохраняет все черты, присущие системе управления по возмущению. Такая система, совмещающая в себе принципы управления по отклонению и по возмущению, называется комбинированной. Дополни­тельная связь по возмущению обычно предназначается для ускоре­ния процесса управления и для уменьшения пределов отклонения управляемой величины.

В зависимости от характера управления во времени автомати­ческие системы управления могут быть непрерывного, прерывистого и релейного действия.

1 Система непрерывного (пропорционального) упра­вления характеризуется тем, что в процессе управления си­гнал у на ее выходе является непрерывной функцией времени и пропорционален воздействующей величине х на входе (рис. 4, а и б).

В системе прерывистого управления в про­цессе регулирования выходное управляющее воздействие у пред­ставляет собой последовательность импульсов, параметры которых (амплитуда, длительность или частота) определенным образом свя­заны с входной величиной х (рис. 4, а и в).

Система релейного управления характеризуется тем, что в процессе управления сигналы у на ее выходе принимают несколько определенных значений в зависимости от входной вели­чины х (рис. 4, а, г и д). Сюда же относятся системы позиционного и вибрационного управления.

Рис. 4. Диаграмма изменения входной величины х (а) и выходной величины у систем непрерывного (б), прерывистого (в), двухпозиционного (г) и трехпозиционного (д) регулирования.

При двухпозиционномуправлении регуля­тор занимает только два устойчивых состоя­ния: одно, когда отклонение управляемой величины превысит положительный предел +Δ, и второе, когда изменится знак откло­нения и оно достигнет отрицательного пре­дела -Δ. Управляющие воздействия у в обоих состояниях одинаковы по значению, но различны по знаку (рис. 4, г).

В случае трехпозиционного управлениярегулятор занимает одно из трех устойчивых положений (рис. 4, в). В диапазоне откло­нений управляемой величины от +Δ до -Δ регулятор находится в так называемом ней­тральном положении.

В зависимости от того, нуждается ли ре­гулятор во вспомогательной энергии или обходится без нее, различают регуляторы прямого и непрямого действия. Вместе с этим и само понятие «управление» делят на прямое и непрямое.

Если для питания исполнительного и регулирующего органов достаточно энергии, получаемой от датчика или непосредственно от управляемой среды, то усилительный ор­ган не требуется. В этом случае речь идет о регуляторе прямого дейст­вия (рис. 3, б). Благодаря простой конст­рукции, малой стоимости и высокой надежно­сти эти регуляторы широко используются в ряде установок.

Регулятор, у которого отдельные органы получают питание от дополнительных источ­ников энергии, называют регулятором непрямого (косвенного) действия (рис. 3, в). Такие регуляторы, разделяемые по виду энергии на электрические, механические, гид­равлические, пневматические, комбинированные, характеризуются высокой точностью работы, более гибки в настройке и в управлении различными режимами.

Существуют и другие признаки классификации автоматических систем: по функциональному назначению, по виду используемой для управления энергии, по взаимосвязи управляемых параметров и т. д.

1.3. Классификация систем управления [2, 5, 8, 11, 12].

Все многообразие
систем управления можно разделить на
классы по различным признакам, важнейшими
из которых являются цель
управления, вид структуры, вид и
размерность математической модели,
характер сигналов, характер параметров,
характер внешних воздействий.
Согласно этим признакам будем различать:

— системы стабилизации,
программного управления, следящие
системы;

— системы разомкнутые,
замкнутые или комбинированной структуры;

— модели линейные,
нелинейные, скалярные и векторные;

— системы непрерывные,
дискретные или гармонически модулированные;

— системы стационарные
и нестационарные, с сосредоточенными
или распределенными параметрами;

— системы с
детерминированными или стохастическими
воздействиями.

Практическая
классификация систем управления обычно
строится на основе применяемых принципов
управления и осуществления управляющих
воздействий.

Принципы
управления.Выделяют
три фундаментальных принципа создания
систем управления: разомкнутое управление,
компенсирующее управление и управление
с обратной связью (замкнутое управление).

При разомкнутом
управлении программа управления жестко
задана в УУ и влияние возмущений на
параметры процессов не учитывается.
Примерами таких систем являются часы,
магнитофон, компьютер, и т.п. Разомкнутое
регулирование применяется при наличии
двух условий:

— достаточной
информации о свойствах объекта и их
постоянстве в процессе работы;

— незначительном
уровне помех или их полном отсутствии.

Рис. 1.3.1.

В простых разомкнутых
системах (рис. 1.3.1) управляющее воздействие
u(t)
формируется управляющим устройством
как функция задающего или возмущающего
воздействия. Если известна модель
объекта у = G(u,
x)
в алгебраической или дифференциальной
форме и известна необходимая реакция
у(t),
то решается обратная задача u(t)
= Y(у(t),
x(t))
и определяется управление, которое
необходимо для реализации реакции
объекта 2. Найденный закон управления
u(t)
реализуется регулятором 1. Однако такое
управление можно реализовать в том
случае, если x(t)
= const.

Для уменьшения
или устранения отклонения управляемой
величины от требуемого значения,
вызываемого влиянием того или иного
фактора, необходимо, чтобы управляющее
воздействие было определенной функцией
этого фактора и характеристик объекта.

Рис. 1.3.2.

На рис. 1.3.2 представлена
структура, реализующая принцип управления
по возмущению, которая применяется при
x(t)
= var,
но величина x(t)
поддается измерению и ее значение может
подаваться на вход управляющего
устройства, обеспечивая соответствующую
реакцию воздействия u(t)
на изменения значения x(t).

Принцип управления
по возмущению состоит в том, что для
уменьшения или устранения отклонения
_y(t)
управляемой величины от требуемого
значения, вызываемого возмущающим
воздействием x(t),
измеряется это воздействие и в результате
его преобразования вырабатывается
управляющее воздействие u(t),
которое, будучи приложено к входу объекта
управления 2, вызывает компенсирующее
отклонение управляемой величины
противоположного знака по сравнению с
отклонением _y(t).

Основной недостаток
разомкнутых систем — практическая
невозможность иметь идеально точную
модель системы у = G(u,
x)
с учетом всех действующих возмущений,
равно как и измерять все регулярные и
нерегулярные возмущения. Разомкнутые
системы обычно не применяются для
управления неустойчивыми объектами и
объектами с изменяющимися параметрами.

Если воздействие
возмущающих факторов может искажать
выходную величину системы до недопустимых
пределов, то применяют принцип
компенсации
с использованием корректирующего
устройства.
Для задания параметров коррекции должно
проводиться изучение соответствующего
возмущающего фактора или создаваться
его математическая модель. Примеры
систем компенсации: биметаллический
маятник в часах, компенсационная обмотка
машины постоянного тока и т.п. Принцип
компенсации обеспечивает быструю
реакции на возмущения и более высокую
эффективность управления, но, как
правило, используется для компенсации
только определенных дестабилизирующих
факторов и не может защитить от всех
возможных возмущений.

Наибольшее
распространение в технике получило
управление
с обратной
связью,
при котором управляющее воздействие
корректируется в зависимости от выходной
величины y(t).
Если значение y(t)
отклоняется от требуемого, то происходит
корректировка сигнала u(t)
с целью уменьшения данного отклонения.
Для выполнения данной операции выход
ОУ соединяется с входом устройства
управления главной
обратной связью
(ОС).
Это самый
дорогой вид управления, при этом канал
обратной связи является наиболее
уязвимым местом системы. При нарушении
его работы система может стать неустойчивой
или полностью неработоспособной.

Рис. 1.3.3.

Структура замкнутых систем
управления представлена на рис. 1.3.3.
Управляющее воздействие u(t) формируется
как функция рассогласования (t)
= g(t) — y(t) текущего значения управляемой
переменной от требуемого задающего
воздействия. Эта фундаментальная идея
лежит в основе принципа управления
по отклонению, который
реализуется замкнутыми системами.
Принцип управления по отклонению
универсален, т. к. позволяет достигать
цели управления независимо от причин
рассогласования — изменения внутренних
свойств объекта и внешних воздействий.

Рис. 1.3.4.

Замкнутые системы позволяют
решать все задачи управления: стабилизации,
слежения и программного управления.
Неустойчивые объекты могут быть
управляемы только системами с замкнутыми
структурами. Обобщением рассмотренных
принципов управления является принцип
комбинированного управления (рис.
1.3.4), который позволяет в замкнутой
системе использовать и принцип управления
по возмущению.

Рис. 1.3.5.

Системы, способные изменять
закон управления с целью осуществления
наилучшего в некотором смысле качества
управления независимо от внешних
воздействий (рис. 1.3.5), используют принцип
адаптации. Показатель качества
обрабатывается устройством адаптации
3 для изменения структуры управляющего
устройства или его параметров.

Отметим, что при
введении обратной
связи система управления становится
инерционной. Поэтому часто применяют
комбинацию
обратной связи с принципом компенсации,
что позволяет объединить достоинства
обоих принципов: быстроту реакции на
возмущение при компенсации и точность
регулирования независимо от природы
возмущений от обратной связи.

Методы
классификации систем.В настоящее время
существует достаточно много методов
классификации систем управления. Отметим
некоторые из них.

Наиболее общая
классификация с позиций методов
исследования систем, учитывающая способы
математического описания, характер
передачи сигналов, и характер протекания
процессов в системах, приведена на рис.
1.3.6.

Рис. 1.3.6.

Классификация
систем по свойствам в установившемся
режиме.По
виду зависимости регулируемой величины
от внешнего воздействия различают
статические и астатические системы.

В статических
системах
регулируемая величина y(t) при постоянном
задающем (возмущающем) воздействии по
окончании переходного процесса принимает
значение, пропорциональное воздействию,
т.е. между входной и выходной величинами
устройства имеется строго определенная
функциональная связь y=f(u),
которую принято называть статической
характеристикой. В режиме холостого
хода управляемая величина пропорциональна
значению задающе­го воздействия u_з,
а наклон статической характеристики
не зависит от u_з.
Обычно u_з
выбирают таким образом, чтобы управляемая
величина точно соответ­ствовала
требуемому значению при номинальной
нагрузке. Примером статической системы
автоматического управления может
служить электронный стабилизатор
напряжения источника питания.

В астатических
системах
при внешнем воздействии по окончании
переходного процесса значение регулируемой
величины устанавливается равным
заданному, т.е. система в установившемся
режиме стремится к нулевому значению
между заданным и текущим значением
регулируемой величины. Если отклонение
управляемой величины в установившемся
режиме не зависит от возмущающего
воздействия, то система является
астатической к этому возмущающему
воздействию. Если оно не зависит от
задающего воздействия, то система
астатическая по отношению к задающему
воздействию.

По
характеру работы функциональных узловв составе систем
управления выделяют линейные и нелинейные
системы.

Рис. 1.3.7.

В линейных системах
между выходными и входными величинами
существуют функциональные зависимости
и выполняется принцип суперпозиции
(реакция системы на сумму воздействий
равна сумме реакций на каждое воздействие
в отдельности). Процессы в системах
описываются дифференциальными
уравнениями. В зависимости от вида
дифференциального уравнения линейные
системы подразделяются на типы,
приведенные на рис. 1.3.7.

В нелинейных
системах
хотя бы в одном звене системы нарушается
принцип суперпозиции (линейность
статической характеристики). В уравнениях
динамики нелинейных систем присутствуют
нелинейные функции (произведение
переменных или их производных, степени
переменных и т.п.). Возможности и качество
управления в нелинейных системах
значительно выше, чем в линейных.

Реальные системы
управления обычно являются нелинейными
и расчет систем достаточно сложен. С
учетом хорошей разработанности теории
линейных систем, нелинейные системы
стремятся привести к линейным, используя
методы линеаризации.

По
степени использования информацииво входных
воздействиях системы делятся на
адаптивные и неадаптивные.

Адаптивные системы
обладают способностью приспосабливаться
к изменению внешних условий и воздействий,
а также повышать качество управления
по мере накопления информации. Неадаптивные
системы такими способностями не обладают
и имеют постоянную настройку под
определенные внешние условия и воздействия
с ограниченным диапазоном их вариаций.

В последние
десятилетия интенсивно разрабатывается
новый класс систем управления —
интеллектуальные системы управления
(ИСУ). ИСУ строятся как самообучающиеся,
самонастраивающиеся системы с гибкими
процедурами принятия решений. Они
способны формировать новые знания в
процессе управления и функционирования,
выступать в качестве экспертных систем,
встроенных в контур управления, и
работать в интерактивном режиме с лицом,
принимающим решения.

Классификация
по типам управления
приведена на рис. 1.3.8.

Рис. 1.3.8.

Процесс управления
без участия человека, называется
автоматическим. Устройство, обеспечивающее
автоматическое управление объектом,
называется системой автоматического
управ­ления (САУ). В тех случаях, когда
система обеспечивает стабили­зацию
управляемой величины в заданных пределах,
она называется системой автоматического
регулирования (САР).

Под автоматизированным
понимается управление объектом в системе
с разомкнутой обратной связью с участием
человека в выработке управляющих
воздействий. Системы, реализу­ющие
такое управление, называются
автоматизированными систе­мами
управления (АСУ). Если объекты управления
отно­сятся к типу технических, то
системы управления называются
автоматизированными система­ми
управления технологическими процессами
(АСУТП). Если объект управ­ления
является объектом производственно-экономического
или со­циального характера, то система
управления им относится к авто­матизированным
системам организационного управления
(АСОУ).

В последние годы
все более широко внедряется интегрирован­ное
управление, реализуемое интегрированными
автоматизирован­ными системами
управления (ИАСУ). В ИАСУ объектами
управ­ления являются технические,
производственно-экономические,
орга­низационные и социальные системы.
ИАСУ создаются и функционируют на основе
ЭВМ и экономико-матема­тических
методов, которые используются для
управления техниче­скими объектами,
технологическими процессами, для
планирования, контроля, анализа и
регулирования производства в целом.

Систему
автоматизированного проектирования
(САПР) можно определить как интегрированную
автоматизированную систему уп­равления,
объектом управления которой является
процесс выбора проектно-конструкторских
решений на основе экономико-математи­ческих
моделей изделий, конструкций,
архитектурно-планировоч­ных вариантов
и т. п.

Классификация
по алгоритмам функционирования.
Каждая
система характеризуется алгоритмом
функ­ционирования — совокупностью
предписаний, определяющих харак­тер
изменения управляемой величины в
зависимости от воздействия. По алгоритмам
функционирования системы делятся на
стабилизирующие, программные, следящие
и преобразующие системы.

Стабилизирующие
системы
обеспечивают поддержание с необходимой
точностью (стабилизацию) одной или
нескольких управляемых величин при
произвольно меняющихся возмущающих
воздействиях. Задающее воз­действие
системы — постоянная величина, т. е. u(t)
= const.

Программные
системы
управляют изменением управляемой
величины с необходимой точнос­тью в
соответствии с составленной программой,
если она заранее известна в виде временной
функции. Изменение уп­равляемой
величины по программе достигается
добавлением к ста­билизирующей системе
программного устрой­ства ПУ, изменяющего
задающее воздействие u(t)
во времени по определенному закону.
Примерами програм­мных систем являются
системы управления хи­мическими
процессами, программного управления
станками, системы программного управления
выводом спутников Земли на расчетные
орбиты.

Следящие
системы
осуществляют
изменение управляемой величины не по
заранее заданной програм­ме, а
произвольно. Например, антенна
радиолокатора поворачивается, следуя
за самолетом, траектория движения
которого заранее неизвест­на, т. е.
«следит» за ним. Задающие воздействия
и управляемые величины следящих систем
могут иметь разнообразный характер по
своей физической при­роде.

Преобразующие
системы.
Алгоритм системы — пре­образование с
необходимой точностью задающего
воздействия (совокупности задающих
воздействий) в управляемую величину
(совокупность управляемых величин) в
соответствии с некоторой функцией
преобразования. Преобразующая система
должна возможно более точно воспроизводить
на своем выходе не само задающее
воздействие (как следящая система), а
некоторую вели­чину, связанную с
управляющим воздействием функций
преобразова­ния. К преобразующим
системам относятся, например,
интегриру­ющие, дифференцирующие,
экстраполирующие и другие системы
авто­матического управления.

Классификация систем как объекта управления — Студопедия

1.1. Количе­ство элементов:

1.1.1. Простые

1.1.2. Слож­ные

1.1.3. Сверх­сложные

1.2. Зависи­мость управляе­мых коор­динат:

1.2.1. Детер­минирован­ные

1.2.2. Стохас­тические

1.3. Связи координат:

1.3.1. Односвязные

1.3.2. Многосвязные

1.4. Расстоя­ние между элементами:

1.4.1. Сосре­доточен­ные

1.4.2. Рас­средото­ченные

1.5. Связи с внешней средой:

1.5.1. За­крытые

1.5.2. От­крытые

1.6. Жест­кость свя­зей между элементами:

1.6.1. Жест­кие

1.6.2. Кор­пускуляр­ные

Классификация систем как субъекта управления

2.1. Центра­лизация функции принятия решений:

2.1.1. Цен­трализо­ванные

2.1.2. Децентрализованные

2.1.3. Ие­рархиче­ские

2.2. Автома­тизация управления:

2.2.1. Сис­темы руч­ного управле­ния

2.2.2. Системы автоматиче­ского управ­ления

2.2.3. Системы автоматизи­рованного управления

Классификация систем управления в целом

3.1. Коли­чество целей:

3.1.1. Одноцелевая

3.1.2. Много­целевая

3.2. Канал выра­ботки воздей­ствия:

3.2.1. Система управления по заданным воздействиям

3.2.2. Система управления по оценкам

3.2.3. Система управления по отклоне­ниям

3.2.4. Система управления по возмуще­ниям

3.3. Вид управ­ления (цель управ­ляющего воздействия):

3.3.1. Система координации

3.3.2. Система регулирова­ния

3.3.3. Система оптимального управления

3.3.4. Система адаптивного управления

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 4 «ЗАКОНЫ И ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ»

Цель:дать определение и обсудить сущность законов и принципов организации, рассмотреть действие законов и принципов организации в конкретных компаниях, решить практические задачи.

Практические задания

ЗАКОНЫ ОРГАНИЗАЦИИ

Закон эмерджентности (целостности), синергии.

1.1. Сформулировать закон эмерджентности (целостности), синергии. Объяснить его сущность.

1.2. Привести примеры действия данного закона в конкретных организациях

1.3. Решить следующую задачу[12]:

На четырех делянках опытного поля выращивали картофель в различных условиях: на первой (контрольной) – без удобрений, на второй – с добавлением в почву калия, на третьей – с добавлением азота, на четвертой – с добавлением смеси калия и азота в таких же количествах. Урожай составил в среднем соответственно 3, 5, 6 и 9 кг/кв.м. Оцените размер синергетического эффекта в %, т.е. на сколько % дает прибавку урожая совместное применение двух удобрений?

Закон самосохранения.

2.1. Сформулировать закон самосохранения. Объяснить его сущность.

2.2. Решить следующую задачу:

В соответствии с законом самосохранения выполните расчет и сделайте выводы на основании имеющихся экспертных оценок (по 5 балльной шкале) внутреннего по­ложения и внешней ситуации для организаций А и Б (таблица 5).

Таблица 5

1.3. Классификация систем управления

В
основе любой классификации лежат
признаки, по которым множество объектов
подразделяется на подмножества –
классы.

Системы управления можно классифицировать
по различным признакам. Рассмотрим
следующие признаки классификации:

• информационный,

• по типу
  сигналов,

• алгоритмический,

• энергетический.

1.3.1. Классификация систем управления по информационному признаку

СУ
подразделяются по способу получения
текущей информации о состоянии процесса
управления. Поэтому рассматриваемая
классификация подразделяет СУ как раз
в соответствии с принципами управления
– см.подразд.1.2.

1.3.2. Классификация систем управления по типу сигналов

Используемые
в теории управления модели СУ как правило
абстрагированы от физической природы
сигналов. Сигналы (координаты,
переменные) на входах
и выходах функциональных звеньев
рассматриваются как носители информации,
в сами звенья – как преобразователи
этих сигналов. Преобразование сигнала
некоторым звеном призводится в
соответствии с приданным (приписанным)
этому звену оператором.

Непрерывные
системы. В них информация
кодируется уровнем (значением) функции
непрерывного времени 
см.рис.1.6,а.

Рис.1.6

Цифровые
системы. В них все
переменные или их часть представляют
собой дискретные сигналы. Квантование,
или дискретизация сигналов может
производиться как по уровню, так и по
времени. Системы, в которых производится
квантование сигнала по времени, а
мгновенное значение непрерывного
сигнала на выходе какого-либо аналогового
звена (звеньев) в моменты квантования
кодируется каким-либо параметром
импульса (амплитудой, шириной, фазой),
называются импульсными
системами. На рис.1.6,б
приведен пример квантования непрерывного
сигнала с одинаковыми периодом следования
T и длительностью
импульсов, амплитуда которых несет
информацию о значениях непрерывного
сигнала (так называемая амплитудно-импульсная
модуляция).

Системы
переменного тока.
Информация кодируется амплитудой
переменного тока, то есть огибающей
несущего сигнала 
см.рис.1.6,в.

1.3.3. Классификация систем управления по алгоритмам управления

На
рис.1.7
приведена типовая
структура СУ с единичной
отрицательной обратной связью.

Рис.1.7

Единичная
обратная связь означает, что вся
информация о выходной координате
передается на элемент
сравнения, на выходе
которго вырабатывается ошибка
рассогласования e(t)=
f_у(t)y(t).Регулятор
Pна основе информации об
ошибке, то есть по величине рассогласования
цели (задающего воздействия f_у(t))
и текущего состояния (управляемой
координаты y(t))
вырабатывает управляющее воздействие
 на
ОУ.

Регулятор
функционирует в соответствии с заложенным
в него алгоритмом, наываемым законом
управления (законом регулирования).

Рассмотрим
некоторые наиболее распространенные
– типовые

законы управления для непрерывных СУ.
При этом регулятор будем трактовать
как устройство, преобразующее сигналы
в соответствии с некоторым математическим
оператором.

Пропорциональный
закон (П-закон).
Воздействие на объект прямо-пропорционально
рассогласованию:

(t)=k_Pe(t).(1.1)

Интегральный
закон (И-закон).
Уровень воздействия на объект определяется
суммарной ошибкой:

. (1.2)

Если
продифференцировать выражение (1.2), то
получим соотношение d(t)/dt=k_Ie(t),показывающее, что величина
ошибки определяет скорость изменения
управляющего воздействия. Отличительной
особенностью И-закона управления
является то обстоятельство, что
установившиеся процессы в СУ могут
существовать только при e(t)=0.

Пропорционально-интегральный
закон (ПИ-закон).
Представляет собой комбинацию первых
двух:

. (1.3)

Пропорционально-интегрально-дифференциальный
закон (ПИД-закон).
В дополнение к ПИ-закону формирует
управляющее воздействие также и с учетом
скорости изменения ошибки:

. (1.4)

Рассмотренные
типовые законы управления (регулирования)
часто используются в системах промышленной
автоматики.

4. Классификация систем управления

1. По характеру
связи между объектом управления и
управляющим органом

— без обратной
связи. Не знает о конечном результате.
Мало эффективны. Редко используются.

— системы управления
с обратной связью

2. По специфике
объекта управления:

— технические
(рефлексные). Однозначно реагируют на
управляющее воздействие.

— организационные
системы (не рефлексные). Объект управления
– совокупность людей, организаций,
наличие человека. Это приводит к тому,
что не однозначно может реагировать. В
плане управления, описания такие системы
гораздо сложнее технических.

В
технических объектом является некоторое
техническое устройство. Отличительная
особенность подобных систем – однозначно
детерминированная рефлексная реакция
объекта на любое управляющее воздействие.
Характер реакции зависит от внутренней
природы объекта, его конструкции. Такие
системы часто называют рефлексными.

Организационные
системы. В них объектом управления
является совокупность технических
средств и человеческих коллективов.
Наличие свойства активности поведения
человека приводят к тому, что
функционирование орг. систем не рефлексно,
т.е. одно и то же управление порождает
самые различные реакции у исполнителей.
Реакции определяются локальными
собственными интересами каждого
исполнителя. Для успешного управления
такими системами УО должен учитывать
фактор активности и принимать
соответствующие меры.

Классификацию
систем управления можно осуществлять
по таким признакам как: степень
автоматизации функций управления,
степень сложности системы, степень
определенности, тип объекта управления
и др. В зависимости от степени автоматизации
функции управления различают: ручное,
автоматизированное и автоматическое
управление. Соответственно принято
различать, как было сказано выше,
автоматизированные и автоматические
системы управления.

По
степени сложности системы делят на
простые и сложные. Сложные системы
характеризуются следующими особенностями:
число параметров, которыми описывается
система, весьма велико, многие из этих
параметров не могут быть количественно
описаны и измерены; цели управления не
поддаются формальному описанию без
существенных упрощений; невозможно
дать строгое формальное описание системы
управления.

По
степени определенности системы
разделяются на детерминированные и
вероятностные (стохастические). В
детерминированной системе по ее
предыдущему состоянию и некоторой
дополнительной информации можно вполне
определенно предсказать ее последующее
состояние. В вероятностной системе на
основе такой же информации, можно
предсказать лишь множество будущих
состояний и определить вероятность
каждого из них.

5. Методы формализации постановки задач, принятия решений

Наличие человека в контуре управления
приводит к определенным специфическим
особенностям. Дело в том, что человеку
свойственна целенаправленность
поведения.

х₁⁰, х₂⁰–
характеризуют исходное состояние
объекта.

Должен существовать некоторый критерий,
который позволял бы нам оценить исходное
состояние.

Подобному критерию предъявляют ряд
требований:

1. Количественность – какое-то число,
   числовой измеритель.

2. Измеряемость – должны быть инструменты,
   которые позволяли бы измерить.

3. Сопоставимость – когда оценивается
   состояние объекта по оцениваемым
   параметрам, нужно уметь сопоставлять
   их.

Классификация
критериев управления.

1Внешние
критерии.

2
Внутренние критерии. Они генерируются
органами управления рассматриваемой
системы.

3.Монокритерии.

4.Монокритериальные
задачи.

Будем рассматривать
задачу, что Центр стремится этот критерий
максимизировать.

,

Ф(х⁰) – начальное состояние.

Также возможно поставить целью минимизацию
или неизменность критерия, в зависимости
от преследуемых целей

В этом случае орган управления генерирует
управленческое воздействие так, чтобы
перевести объект из исходного состояния
Ф(х⁰) в некоторое желаемое.

Х – вектор состояния объекта.

— ОДС.

Постановка задач принятия управленческих
решений предусматривает наличие двух
составляющих:

1. Критерий задачи Ф(х) → max.

2. Ограничения

Ф(х)
→max,

.

Находится оптимальное решение х⁰– то, что хотелось бы управляющему
органу, то наилучшее с его точки зрения
состояние системы.

Ограничение, в рамках которого принимается
управленческое решение, определяется
двумя факторами:

• внешними,

• внутренними.

Внешние
ограничения
– это те ограничения, которые диктует
внешняя среда, например, спрос на
продукцию, цена покупаемого сырья, объем
поставок, который готов нам дать поставщик
и т.д.

Внутренние
ограничения
– это те ограничения, которые определяются
внутренней природой объекта, его
спецификой, его возможностями.

Х = х₁^внутnх₂^внеш

Правила математической формализации:

1. Содержательное описание задачи.

2. Введение переменных, параметров,
   индексов.

3. Математическая постановка задачи.

4. Выбор метода решения (для задач ЛП и
   НЛП).

В зависимости от того, какой вид имеет
критерий и система ограничений, м.б.
различные ситуации:

1 класс: задачи ЛП

2 класс: задачи НЛП

В задачах ЛП управляющие переменные и
в критериях и в ограничениях им. Линейный
вид, т.е. находятся в 1 степени.

В задачах НЛП им разную степень

5. Решение, анализ полученных результатов
   (возможно возврат на п.1).

Х – количество
выпускаемой продукции.

j= 1,2 — вид продукции (номер),

х_j– количество
продукцииj-го типа, которую
мы должны будем выпускать,

а – норматив затрат на производство
единицы продукции,

а_j– норматив затрат
на производство 1 шт.j-й
продукции,

с – цена,

с_j– цена единицыj-й продукции,

О – оборотные средства, которыми
располагает управленческий орган при
принятии решения.

Системы управления | Классификация, определение и примеры

А система управления
это тип системы, которая контролирует вывод, чтобы обеспечить желаемый
ответ.

Это группа
электронные или механические устройства, использующие контуры управления для
управлять другими системами или устройствами.
Системы управления автоматизированы с использованием компьютеров.

Это жизненно важная часть индустрии автоматизации. Вот некоторые типы контуров управления:

• ICS — Промышленные системы управления
• SCADA — Диспетчерское управление и сбор данных
• DCS — Распределенные системы управления

Элементы контуров управления

• Сервер управления
• IED — интеллектуальное электронное устройство
• PAC — программируемый контроллер автоматизации
• PLC — программируемый логический контроллер
• RTU — удаленный терминал
• Датчик

Эти элементы контуров управления также являются частью систем управления.

Системы управления используются в следующих областях для повышения производительности, эффективности и безопасности:

• Сельское хозяйство
• Управление котлами и электростанция
• Химические заводы
• Контроль окружающей среды
• Пищевая и пищевая промышленность
• Металлы и шахты
• Атомные электростанции
• Фармацевтическое производство
• Целлюлозно-бумажные комбинаты
• Контроль качества
• Установки очистки сточных вод
• Установки рафинирования сахара
• Установки водоподготовки

Система управления удовлетворяет следующие потребности:

• Кому
  снизить трудоемкость выпускаемой продукции
• К
  обрабатывать небольшие партии различных товаров
• Увеличивать
  точность изготовления
• Обеспечение сложных испытаний продукции в процессе производства
  фаза

Примеры системы управления

• Трафик
  Система управления освещением — Порядок ввода сигнала вводится в
  система управления, и в результате один из трех огней будет
  быть включенным на некоторое время, в то время как два других индикатора будут включены
  выкл.Время включения и
  выключение света основано на исследовании дорожного движения на конкретном перекрестке. Входной сигнал определяет выход. Система управления светофорами работает на основе
  вовремя.

• Автомобиль
  Система рулевого управления — система использует разницу между фактическим направлением движения
  движение и желаемое направление движения, чтобы в результате
  доводка руля.

• Самолет
  Система управления траекторией полета с использованием GPS — спрос на управление воздушным движением
  системы были
  увеличивается в соответствии с возросшим
  количество самолетов, загруженных аэропортами.Системы управления воздушным движением и столкновения
  системы предупреждения разрабатываются с использованием GPS (Global Positioning System)
  навигационные спутники. GPS позволяет каждому
  самолет знает свое точное местоположение в коридоре посадки воздушного пространства и
  помогает предотвратить столкновения.

Классификация систем управления

• Непрерывное время в сравнении с дискретным временем
  • Непрерывное время — все сигналы являются непрерывными сигналами времени.
  • Дискретное время — один или несколько сигналов являются сигналами дискретного времени.
• SISO vs MIMO
  • SISO (Single Input and Single Output) — один вход и выход.
  • MIMO (Несколько входов и несколько выходов) — два или более входа и выхода.
• Разомкнутый цикл против замкнутого цикла
  • Открытый цикл — выход не отправляется обратно на вход. Желаемый результат не влияет на управляющее действие. Это требует вмешательства человека.
  • Замкнутый цикл — выход отправляется обратно на вход. Желаемый выход влияет на управляющее воздействие.Это полностью автоматический процесс, без участия человека.

Некоторые контуры можно преобразовать из открытого в закрытый режимы и наоборот. Он управляется вручную при открытии и полностью автоматизирован при закрытии.

Различия между системами управления с открытым и закрытым контуром

40

Система управления с разомкнутым контуром	Система управления с замкнутым контуром
Независимое управляющее действие	Зависимое управляющее действие
Нет пути обратной связи	Система управления без обратной связи
Система управления с обратной связью
Можно легко спроектировать	Невозможно легко спроектировать
Ручное управление	Полностью автоматизированное
Экономичный	Дорогой
Неточный
Неточный Если вывод или часть вывода отправляются обратно на ввод и используются как часть системного ввода, то это называется обратной связью.Обратная связь помогает существенно повысить производительность системы управления и является важной частью конструкции любой системы. Типы обратной связи Положительная обратная связь — добавляются вход задания и выход обратной связи. Отрицательная обратная связь — ошибка между входом задания и выходом системы уменьшена. . Системы управления | Статья о системах управления в The Free Dictionary Control systems Взаимосвязь компонентов, образующих конфигурации системы, которые обеспечат желаемый отклик системы с течением времени. Знакомый пример — рулевое управление автомобилем. Водитель наблюдает за положением автомобиля относительно желаемого места и вносит коррективы, поворачивая руль. Автомобиль реагирует изменением направления, и водитель пытается уменьшить ошибку между желаемым и фактическим курсом движения.В этом случае управляемый выход — это направление движения автомобиля, а система управления включает водителя, автомобиль и дорожное покрытие. Инженер по управлению пытается спроектировать механизм рулевого управления, который обеспечит желаемый отклик при управлении автомобилем. Различные конструкции рулевого управления и конструкции автомобилей приводят к быстрой реакции, как в случае спортивных автомобилей, или относительно медленной и удобной реакции, как в случае больших автомобилей с усилителем рулевого управления. Управление с обратной связью и с обратной связью В основе анализа системы управления лежит теория линейных систем, которая предполагает наличие причинно-следственной связи для компонентов системы. Управляемый компонент или процесс может быть представлен блоком. Каждый блок имеет вход (причина) и выход (следствие). Отношение ввода-вывода представляет собой причинно-следственную связь процесса, которая, в свою очередь, представляет собой обработку входного сигнала для получения переменной выходного сигнала, часто с усилением мощности.Система управления без обратной связи использует контроллер или управляющий привод для получения желаемого отклика (рис. 1). Система управления с обратной связью В отличие от системы управления с обратной связью, система управления с обратной связью использует дополнительную меру фактического выхода для сравнения фактического выхода с желаемой выходной характеристикой (рис. 2). Стандартное определение системы управления с обратной связью — это система управления, которая стремится поддерживать заданное отношение одной системной переменной к другой путем сравнения функций этих переменных и использования разницы в качестве средства контроля.В случае, если водитель управляет автомобилем, водитель использует свое зрение для визуального измерения и сравнения фактического местоположения автомобиля с желаемым местоположением. Затем водитель выполняет роль контроллера, поворачивая руль. Процесс представляет собой динамику рулевого механизма и реакцию автомобиля. Система управления с обратной связью Система управления с обратной связью часто использует функцию заданного соотношения между выходом и опорным входом для управления процессом.Часто разница между выходом контролируемого процесса и эталонным входом усиливается и используется для управления процессом, так что разница постоянно уменьшается. Концепция обратной связи была основой для анализа и проектирования систем управления. Приложения для систем обратной связи Знакомые системы управления имеют базовую конфигурацию с обратной связью. Например, в холодильнике есть установка температуры для желаемой температуры, термостат для измерения фактической температуры и погрешности и двигатель компрессора для усиления мощности.Другие примеры в доме — духовка, печь и водонагреватель. В промышленности существуют средства управления скоростью, технологической температурой и давлением, положением, толщиной, составом и качеством, среди многих других. Концепции управления с обратной связью также применялись к массовому транспорту, электроэнергетическим системам, автоматическому складированию и управлению запасами, автоматическому управлению сельскохозяйственными системами, биомедицинским экспериментам и системам биологического контроля, а также социальным, экономическим и политическим системам. См. Биомедицинская инженерия, Электроэнергетические системы, Системный анализ, Системная инженерия Преимущества управления с обратной связью Добавление обратной связи к системе управления дает несколько важных преимуществ.Процесс, независимо от его природы, подвержен изменяющейся окружающей среде, старению, незнанию точных значений параметров процесса и другим естественным факторам, которые влияют на процесс управления. В системе без обратной связи все эти ошибки и изменения приводят к изменению и неточности вывода. Однако система с обратной связью определяет изменение выхода из-за изменений процесса и пытается исправить результат. Чувствительность системы управления к изменениям параметров имеет первостепенное значение. Основным преимуществом замкнутой системы управления с обратной связью является ее способность снижать чувствительность системы. Одной из наиболее важных характеристик систем управления является их переходная характеристика, которую часто необходимо корректировать, пока она не станет удовлетворительной. Если система управления без обратной связи не дает удовлетворительного ответа, то процесс необходимо заменить или изменить. Напротив, замкнутую систему часто можно настроить для получения желаемого отклика путем настройки параметров контура обратной связи. Вторым важным эффектом обратной связи в системе управления является контроль и частичное устранение влияния сигналов возмущения.Многие системы управления подвержены посторонним сигналам помех, из-за которых система выдает неточный выходной сигнал. Системы обратной связи имеют тот полезный аспект, что можно эффективно уменьшить влияние искажений, шума и нежелательных помех. Затраты на управление с обратной связью Хотя добавление обратной связи к системе управления дает преимущества, описанные выше, естественно, что эти преимущества имеют сопутствующие затраты. Стоимость обратной связи в первую очередь проявляется в увеличении количества компонентов и сложности системы.Вторая цена обратной связи — потеря усиления. Обычно при разомкнутом контуре есть лишний выигрыш, и каждый более чем готов обменять его на усиление контроля над реакцией системы. Наконец, цена обратной связи — это возможность нестабильности. В то время как система без обратной связи стабильна, система с обратной связью не всегда может быть стабильной. Устойчивость замкнутых систем Переходный отклик системы управления с обратной связью представляет первостепенный интерес и должен быть исследован.Очень важной характеристикой переходных характеристик системы является ее стабильность. Стабильная система определяется как система с ограниченным откликом системы. То есть, если система подвергается ограниченному входному сигналу или возмущению, а реакция ограничена по величине, система называется стабильной. Концепция устойчивости может быть проиллюстрирована рассмотрением правильного кругового конуса, расположенного на плоской горизонтальной поверхности. Если конус опирается на основание и слегка наклоняется, он возвращается в исходное положение равновесия.Эта позиция и реакция считаются стабильными. Если конус опирается на бок и слегка смещается, он катится без тенденции покидать положение на боку. Это положение обозначается как нейтральная устойчивость. С другой стороны, если конус положить на его кончик и отпустить, он упадет на бок. Эта позиция считается нестабильной. Аналогичным образом определяется устойчивость динамической системы. Реакция на смещение или начальное состояние приведет к уменьшению, нейтральности или увеличению реакции. Конструкция Система управления с обратной связью, которая обеспечивает оптимальную производительность без каких-либо необходимых регулировок, действительно редко. Обычно считается необходимым пойти на компромисс среди множества противоречащих друг другу и требовательных спецификаций и настроить параметры системы для обеспечения подходящей и приемлемой производительности, когда невозможно получить все желаемые оптимальные характеристики. Часто можно настроить параметры системы, чтобы обеспечить желаемый отклик системы.Однако часто невозможно просто отрегулировать параметр системы и таким образом получить желаемую производительность. Скорее, схема или план системы должны быть пересмотрены, и должен быть получен новый дизайн или план, который приведет к подходящей системе. Таким образом, проектирование системы управления связано с расположением или планом структуры системы и выбором подходящих компонентов и параметров. Например, если кто-то желает, чтобы набор показателей эффективности был меньше некоторых заданных значений, он часто сталкивается с противоречивым набором требований.Если эти два требования к производительности нельзя ослабить, необходимо каким-то образом изменить систему. Изменение или корректировка системы управления с целью восполнения недостатков и несоответствий и обеспечения надлежащей работы называется компенсацией. При перепроектировании системы управления с целью изменения отклика системы в структуру системы обратной связи вставляется дополнительный компонент или устройство, чтобы уравновесить или компенсировать недостаточную производительность. Компенсирующее устройство может быть электрическим, механическим, гидравлическим, пневматическим или другим типом устройства или сети, и его часто называют компенсатором. Цифровые компьютерные системы Использование цифрового компьютера в качестве компенсирующего устройства расширилось с 1970 года, поскольку цена и надежность цифровых компьютеров повысились. В компьютерной системе управления цифровой компьютер принимает и обрабатывает сигналы в цифровой (числовой) форме, в отличие от непрерывных сигналов. Данные измерений преобразуются из аналоговой формы в цифровую с помощью преобразователя. После того, как цифровой компьютер обработал входные данные, он предоставляет и выводит в цифровой форме, которая затем преобразуется в аналоговую форму с помощью цифро-аналогового преобразователя. См. Аналого-цифровой преобразователь Автоматическое манипуляционное оборудование для дома, школы и промышленности особенно полезно для опасных, повторяющихся, скучных или простых задач. Машины, которые автоматически загружают и выгружают, режут, сваривают или разливают, используются в промышленности для обеспечения точности, безопасности, экономичности и производительности. Роботы — это программируемые компьютеры, интегрированные с машинами. Они часто заменяют человеческий труд при выполнении определенных повторяющихся задач. Некоторые устройства даже имеют антропоморфные механизмы, в том числе то, что можно назвать механическими руками, запястьями и кистями.Роботы могут найти широкое применение в освоении космоса и сборке. Они могут быть гибкими и точными помощниками на сборочных линиях. См. Робототехника Краткая инженерная энциклопедия Макгро-Хилла. © 2002 McGraw-Hill Companies, Inc. . Классификация систем управления производством Введение Характер системы производственного контроля во многом зависит от характера производственной системы, которую необходимо контролировать. Производственные системы можно классифицировать по-разному. В этой статье основное внимание уделяется двум типам классификации — по типу продуктов и производственных процессов и по объему и разнообразию производимой продукции. Различия в системах управления производством можно объяснить с помощью характеристик производственных систем по отношению к их среде i.е. рынок. Это различие в первую очередь основано на характере заказов клиентов и той роли, которую они играют в производственном процессе. Чтобы задать контекст для классификации систем управления производством, давайте сначала разберемся с классификацией производственных систем. Классификация производственных систем Производственные системы можно классифицировать несколькими способами. В зависимости от типа продукта и производственного процесса их можно классифицировать как: Непрерывное производство: Ингредиенты / составляющие (сырье), которые становятся частью конечного продукта, не могут быть разделены.Такие изделия изготавливаются по формулам и рецептам. Развернутые процессы либо непрерывны по своей природе, либо выполняются в течение определенного периода времени. Примеры: органические и неорганические химические вещества, такие как краски и кислоты, переработанные пищевые продукты, такие как соки, цемент, бумага, фармацевтические продукты, продукты нефтепереработки, такие как топливо, полимеры и т. Д. Дискретное производство: Это производство четко идентифицируемых единиц продукции. Конечный продукт может быть произведен из одного или нескольких входов и частей.Развернутые процессы не являются непрерывными по своей природе, и каждый процесс может быть запущен или остановлен индивидуально и может выполняться с разной производительностью. Этот процесс позволяет временно приостановить работу в одной области, не затрагивая всю установку. Примеры: автомобили, бытовая электроника, электрооборудование, прочие потребительские товары и промышленные товары и т. Д. Производство по проекту: Это система, предназначенная для производства уникальных, очень сложных, больших и дорогих продуктов с индивидуальными особенностями, которые требуют длительного времени для завершения, и, следовательно, производство которых должно осуществляться как проект.Продукты, изготовленные по разным заказам клиентов, могут быть одинаковыми (например, самолеты) или очень разными (например, котлы, сосуды высокого давления и теплообменники, изготовленные одним производителем). В зависимости от требований продукта может быть развернуто большое количество разнообразных процессов, ресурсов и оборудования. Во многих случаях изделия изготавливаются, устанавливаются и вводятся в эксплуатацию на объекте заказчика из-за ограничений по размеру и транспортировке. Примеры: строительство зданий, электростанций, химических заводов, крупной техники, кораблей, самолетов, нефтеперерабатывающих заводов, оборонного оборудования и т. Д. В зависимости от объема и разнообразия производимой продукции их можно классифицировать как: Массовое производство : (Большой объем, ограниченный ассортимент) Этот метод предназначен для производства стандартизированных продуктов в больших объемах. Он применяется к различным видам продукции, от жидкостей и твердых частиц, обрабатываемых наливом (например, продукты питания, топливо, химикаты и добытые полезные ископаемые), до дискретных твердых деталей и их узлов (таких как крепежные детали, бытовая техника, автомобили, промышленные инструменты и оборудование). . Это можно разделить на 3 подтипа: Непрерывное производство Этот метод используется для непрерывного производства, производства или обработки материалов. Исходное сырье проходит через последовательность непрерывных технологических этапов для производства конечного продукта. На выходе получаются не отдельные единицы конечного продукта, а объемное количество порошков, жидкостей или газов. С помощью непрерывного производства производится большое количество изделий непрерывного производства. Под непрерывным обычно подразумевается работа 24 часа в сутки, семь дней в неделю с нечастыми остановками на техническое обслуживание, например, раз в полгода или год (например,г. химические заводы, нефтеперерабатывающие заводы) или через несколько лет (например, доменная печь). Другими примерами непрерывного производства являются бумага, цемент, удобрения, синтетические волокна, очистка сточных вод, переработка природного газа и т. Д. Потоковое производство Это производственная стратегия, при которой продукт создается с помощью нескольких отдельных этапов процесса, тесно интегрированных в определенной последовательности и оптимально сбалансированных, чтобы иметь одинаковое время для каждого из этих этапов процесса.Основная цель — сократить потери времени между этапами процесса (в очереди), которые обычно возникают при серийном производстве. Таким образом, размер партии при поточном производстве составляет одну единицу. Чтобы справиться с разнообразием продуктов, похожие продукты группируются в семейства продуктов, а затем настраивается отдельная производственная линия для каждого семейства продуктов или группы семейств продуктов в зависимости от различий среди семейств продуктов. Изменения в настройке, необходимые для различных продуктов в рамках одного семейства продуктов, достигаются за счет быстрых переналадок, которые также могут быть уравновешены обычными этапами процесса.Таким образом, производственная линия смешанной модели также может быть сконфигурирована так, чтобы быстро реагировать на колебания рыночного спроса на различные продукты без сохранения больших запасов. Примерами являются сборочная линия для автомобилей, которая дополнительно управляет производственной линией для сборочных узлов и компонентов, производства бытовой техники и т. Д. Серийное производство Этот метод используется для очень больших объемов производства дискретных конечных продуктов на машинах или оборудовании, которые работают с графиками на основе скорости (вместо заказов на работу на основе количества) и где процесс включает одну операцию или последовательность операций быстро и без перерыва между операциями. Примерами являются выдувное формование пластиковых бутылок для завода по розливу напитков, алюминиевые крышки для бутылок, кованые и резьбовые крепежные детали, небольшие токарные детали на токарных автоматах, небольшие детали из листового металла для электрических переключателей и т. Серийное производство : (Умеренный объем, большое разнообразие) При этом методе производства идентичные продукты (отдельные или навалом) обрабатываются группами или партиями, а не на постоянной основе, как при поточном или непрерывном производстве.Продукты переходят от одного технологического шага к другому партиями. Причиной выбора этого метода может быть характер производственного процесса и / или объем рыночного спроса, которого недостаточно, чтобы оправдать внедрение поточного или непрерывного производства. Поскольку здесь не требуется производить ограниченное разнообразие в очень больших объемах, развернутые машины и оборудование являются универсальными и могут использоваться для обработки большого количества аналогичных продуктов путем изменения настроек от одной партии к другой.Изменения в настройке стоят денег, но они также устраняют необходимость инвестировать в дорогостоящие машины специального назначения, когда объем производства недостаточен для обеспечения высокого использования таких ресурсов. Примеры: хлебобулочные изделия, такие как хлеб и печенье, упакованные обеды, производство готовой одежды, сезонные продукты, такие как джемы и фруктовая мякоть, промышленные инструменты, товары длительного пользования и т. Д. Работа Производство : (малый объем, очень большое разнообразие) Этот метод включает производство единичных продуктов или продуктов в очень небольшом количестве на основе нестандартных требований согласно конкретным заказам клиентов.Его корни уходят в самую древнюю форму производства — ремесленное производство. Продукты, когда-то изготовленные для клиента, могут никогда не получить повторный заказ в будущем… и даже если они это сделают, частота заказов является неопределенной, а количество очень меньше. Работа выполняется как проект, в отличие от стандартного продукта с фиксированной спецификацией материалов и маршрутов. Работы очень больших размеров, такие как заводы, здания, мосты и т. Д., Выполняются на территории заказчика. Такие вакансии, как производство котлов, сосудов высокого давления, турбин, оборудования и т. Д.требуют специальной настройки станков общего назначения, способных выполнять большое количество разнообразных производственных процессов. Время на настройку обычно велико, так как производственные инструменты для быстрой настройки не применяются. Для выполнения специализированных работ требуется высококвалифицированная рабочая сила. Классификация систем управления производством Наряду с приведенной выше классификацией производственных систем, учет роли заказа клиента в производстве продукта поможет нам выбрать наиболее подходящий метод планирования и контроля различных аспектов производства, в основном закупка материалов и координация поставщиков, планирование ресурсов (как человеческих, так и машинных), планирование и выполнение производственных операций, а также контроль качества процессов и продукции.Эти методы представляют собой системы управления производством, которые мы можем разделить на 4 основных типа: Make-To-Stock (MTS) : В этой системе продукты производятся с учетом спроса клиентов и хранятся на складе. Заказы клиентов выполняются путем доставки готовой продукции. Для таких продуктов немедленная доступность и низкая стоимость являются ключевыми критериями роста бизнеса. Продукты являются стандартными по своей природе и могут иметь ограниченное разнообразие с точки зрения характеристик продукта и компонентов, но у каждого сорта может быть несколько вариантов с точки зрения размеров (например,г. зубная паста). Для производства такой продукции в больших объемах часто используются специализированные производственные линии и оборудование специального назначения. Сборка / настройка на заказ (ATO) : Эта система используется для продуктов, которые являются стандартными по своей природе, но имеют определенные функции и спецификации, которые можно настроить в соответствии с требованиями заказчика. Компоненты производятся и хранятся на складе с учетом спроса. Однако окончательная сборка производится только после получения заказа от клиента.Такие продукты доступны в большом количестве и производятся в умеренных и больших объемах. Окончательная сборка продукта осуществляется на общей или выделенной линии в зависимости от объема. Компоненты, которые являются общими для разных конфигураций и, следовательно, требуются в больших количествах, производятся на специализированных производственных линиях. Изготовление на заказ (MTO) : В этой системе продукты производятся в соответствии со спецификациями, предоставленными клиентом, и их производство начинается только после получения заказа от клиента.Развертываются машины и оборудование общего назначения (т. Е. Не предназначенные для какого-либо конкретного объекта), которые можно сгруппировать на основе их сходства и выполняемого процесса. Поскольку эти продукты изготавливаются на заказ, их разнообразие практически ограничивается только типом и возможностями процессов, используемых производителем. Объем производства обычно небольшой. Engineer-To-Order (ETO) : В этой системе продукты проектируются и конструируются в соответствии со спецификациями заказчика, а затем выпускаются для производства.Такие продукты удовлетворяют строгие индивидуальные требования и обычно имеют очень сложную и глубокую структуру. Разнообразие конечной продукции ограничено конкретными направлениями бизнеса в рамках промышленного сегмента, которые компания ETO выбирает для обслуживания, а также ее конструкторскими и инженерными возможностями. Тем не менее, разнообразие компонентов, производимых / поставляемых из внешних источников для этих конечных продуктов, велико и широко распространено с точки зрения требований к количеству, уровня настройки и уровня используемых технологий. Используется большое количество разнообразных производственных процессов либо путем развертывания одинаково большого количества машин и оборудования общего назначения для собственного производства, либо путем развития сети поставщиков для поиска различных компонентов. Примеры продуктов ETO: небольшие, удобные для транспортировки изделия, такие как электронные схемы и системы для индивидуальных приложений управления изделий среднего размера, которые производятся и собираются на заводе-изготовителе, но требуют установки и ввода в эксплуатацию на объекте заказчика, например, оборудование для производства потребительских товаров очень крупногабаритных изделий, детали которых изготавливаются на заводе-изготовителе или поставщиками, но сборка, установка и ввод в эксплуатацию выполняются на объекте заказчика, например, турбины, котлы, печи, большие прессовые машины и т. нефтеперерабатывающих заводов, химических заводов, электростанций, линий по производству и сборке автомобилей, офисных / жилых зданий и т. Д., Которые полностью построены на территории заказчика и могут использовать продукцию любой из трех вышеуказанных категорий. Приведенная выше классификация поможет любому выбрать наиболее подходящую систему управления производством для данной производственной системы. Автор: Purvesh Shah . Система внутреннего контроля: определение, компоненты, функции (пояснения) Система внутреннего контроля включает в себя набор правил, политик и процедур, которые организация применяет для обеспечения направления, повышения эффективности и усиления приверженности политикам. Они важны для достижения бизнес-цели. С организацией связаны 5 компонентов системы внутреннего контроля. Что такое система внутреннего контроля? Структура внутреннего контроля компании состоит из политик и процедур, установленных для обеспечения разумной уверенности в том, что конкретные цели организации будут достигнуты. В организациях малого бизнеса, как правило, владелец-менеджер контролирует всю деятельность своего бизнеса посредством своего личного надзора и прямого участия. Например; Владелец обычно покупает необходимые материалы для бизнеса и другое имущество. Он сам назначает сотрудников, заключает с ними договор путем обсуждения, а также постоянно следит за их деятельностью. Сам подписывает чеки на платежи в разных головах. Поскольку подписывает все чеки, он может легко понять, на какие товары, активы и услуги он подписывается. Но с расширением бизнеса требуется назначение дополнительных сотрудников и должностных лиц, и сфера деятельности также расширяется. В таких условиях для менеджера становится практически невозможным выполнять все действия бизнеса в одиночку, на которые он должен делегировать полномочия, и поэтому его общий контроль имеет тенденцию к снижению. В таких обстоятельствах введение внутреннего контроля становится необходимым. Система внутреннего контроля различается от одной бизнес-организации к другой в зависимости от характера и размера бизнеса. Для достижения цели бизнеса надлежащее осуществление деловой активности в свете действующих законов и социально-экономических условий страны называется системой или структурой внутреннего контроля. Система внутреннего контроля введена для предотвращения ошибок и мошенничества, а также для систематического контроля деловой активности. Американский институт сертифицированных бухгалтеров (AlCPA) говорит; план организации и все методы координации и меры, принятые в рамках бизнеса, защищают его активы, проверяют точность и надежность его бухгалтерских данных, способствуют повышению операционной эффективности и поощряют соблюдение сохраненных управленческих политик. Три элемента системы внутреннего контроля: Экологический контроль: Отношение, настороженность и рвение директоров, менеджеров и акционеров отражаются через экологический контроль. Система учета: Система бухгалтерского учета означает некоторые процедуры и записи, с помощью которых выполняется идентификация бизнес-операций, классификация, обобщение, подготовка отчетов и анализ для своевременного представления правильной информации. Процедура контроля: Дополнительные политики и процедуры, принятые бизнес-органом для обеспечения достижения конкретной цели бизнес-организации, являются процедурами контроля. Эти контрольные процедуры: Надлежащее делегирование полномочий, Разделение ответственности, Подготовка и использование документов, Принятие адекватных мер безопасности для защиты собственности и Независимый контроль за исполнением деятельности. Система внутреннего контроля не только предотвращает мошенничество, но и выполняет другие задачи: Бизнес-организация реализует свои политики в соответствии с действующим законодательством страны. Сотрудники и должностные лица выполняют возложенные на них обязанности по повышению эффективности выполнения работы. Финансовая отчетность предоставляет правильную и надежную информацию для ведения надлежащей отчетности. В свете вышеизложенного можно вкратце заявить, что общая политика и планы, принятые руководством для надлежащего выполнения деловой активности, называются системой внутреннего контроля. 5 Компоненты системы внутреннего контроля Контроль окружающей среды Контрольная среда является основой других элементов всех остальных компонентов системы внутреннего контроля.Моральные ценности, управленческие навыки, честность сотрудников и руководство и т. Д. Включены в контрольную среду. Оценка рисков После определения цели бизнеса необходимо провести оценку внешних и внутренних рисков. Руководство определяет средства контроля рисков после изучения рисков, связанных с каждой целью. Контрольные действия Руководство устанавливает систему контрольных действий для предотвращения рисков, связанных с каждой целью.Эти контрольные действия включают в себя все меры, которым должны следовать сотрудники. Информация и коммуникация Соответствующая информация для принятия решения должна собираться и сообщаться своевременно. События, которые предоставляют данные, могут происходить из внутренних или внешних источников. Коммуникация очень важна для достижения целей управления. Сотрудники должны понимать, чего от них ждут и как их обязанности связаны с деятельностью других.Также очень важно общение владельцев с поставщиками сторонних компаний. Мониторинг Когда система внутреннего контроля работает, организация отслеживает ее эффективность, чтобы в случае возникновения серьезных проблем можно было внести необходимые изменения. Ответственность за систему внутреннего контроля Все сотрудники, должностные лица и руководство компании несут общую ответственность за соблюдение системы внутреннего контроля. Нижеупомянутые три стороны играют определенные роли в обеспечении эффективности системы внутреннего контроля: Менеджмент Создание и поддержание эффективной структуры внутреннего контроля в основном зависит от руководства. Руководством и примером или встречами руководство демонстрирует этичное поведение и целостность характера в рамках бизнеса. Совет директоров Совет директоров, обладающий хорошими рабочими знаниями, дает директивы руководству, чтобы недобросовестные менеджеры не могли игнорировать некоторые процедуры контроля.Совет директоров пресекает подобную нечестную деятельность. Иногда эффективный совет директоров, имеющий доступ к системе внутреннего аудита, может обнаружить такое мошенничество и подлог. Аудиторы Аудиторы оценивают эффективность структуры внутреннего контроля бизнес-организации и определяют, правильно ли соблюдаются бизнес-политики и действия. Коммуникационная сеть помогает создать эффективную структуру внутреннего контроля.И все офицеры и сотрудники являются частью этой коммуникационной сети. 3 Цели системы внутреннего контроля Система внутреннего контроля включает в себя набор правил, политик и процедур, применяемых организацией для обеспечения руководства, повышения эффективности и усиления приверженности политикам. 3 цели внутреннего контроля; финансовые отчеты надежны, операции эффективны и действенны, а операции соответствуют применимым законам и постановлениям. Характеристики надлежащей системы внутреннего контроля Эффективная система внутреннего контроля включает в себя организационное планирование бизнеса и адаптирует все рабочие системы и процессы для достижения следующих целей: Защита бизнес-активов от кражи и растраты. Обеспечение соблюдения деловой политики и законодательства страны. Оценка функций каждого сотрудника и должностного лица для повышения эффективности работы. Обеспечение достоверных и надежных операционных данных и финансовой отчетности. Следует помнить, что бизнес-организация, большая или маленькая, может пользоваться преимуществами внедрения системы внутреннего контроля. Предотвращение хищений, хищений и растраты активов является частью системы внутреннего контроля. Защита активов Деловая организация защищает свои активы следующими способами: Разделение обязанностей сотрудников Разделение обязанностей сотрудников означает, что каждому сотруднику поручаются определенные задачи.Лицо, отвечающее за активы, не имеет права вести учет активов. Бухгалтерский учет этих активов ведет другое лицо. Поскольку разные сотрудники выполняют одинаковые операции, работа каждого автоматически проверяется. Разделение обязанностей сотрудников организации снижает вероятность кражи активов, а в случае кражи обнаружение становится проще. Например, нет возможности для кражи денежных средств сотрудником, получающим денежные средства, если счета для поступления денежных средств ведет другой сотрудник. Назначение конкретных обязанностей каждому сотруднику Сотрудник, которому назначена конкретная обязанность, несет ответственность за назначенную ему деятельность. Если и когда возникает какая-либо проблема, менеджер может немедленно идентифицировать заинтересованное лицо и привлечь его к ответственности. Утерянные документы можно легко обнаружить, если задача ведения записей возложена на конкретного сотрудника и становится возможным узнать процесс записи транзакций. Сотрудник, которому назначена конкретная работа, может легко предоставить необходимую информацию об этой работе. Более того, сотрудник испытывает чувство гордости, если ему поручают конкретную работу и он пытается выполнить ее, используя все свои навыки. Чередование рабочих заданий сотрудников Некоторые организации чередуют служебные задания сотрудников через определенные промежутки времени, чтобы избежать мошенничества со стороны соответствующих сотрудников. В соответствии с этой политикой соответствующий служащий может легко понять, что при назначении на его место кого-либо другого будет обнаружено его нечестность, если это будет сделано.Это обеспечивает честность сотрудника. Использование механических устройств Коммерческие предприятия используют различные механические устройства, чтобы избежать кражи, разрушения и растраты активов. В механической системе в качестве методов контроля используются кассовый аппарат, устройства защиты чеков, часы, механические счетчики и т. Д. Поскольку кассовый аппарат содержит запирающую ленту, здесь регистрируется каждая продажа за наличные. Сумма чека записывается на чеке устройством защиты чеков, чтобы избежать каких-либо изменений.Прибытие и уход сотрудников должным образом фиксируются с помощью таймера. Соблюдение организационной политики и законов страны Внутренний контроль вступает в силу только тогда, когда обеспечивается соблюдение организационной политики и законов страны. Чтобы сделать систему внутреннего контроля эффективной и надежной, необходимо назначать эффективных и заслуживающих доверия сотрудников. Эффективный запуск системы внутреннего контроля зависит от времени и труда, затраченных на набор сотрудников. Должна существовать программа обучения для вновь назначенных сотрудников, и им следует должным образом доводить до них информацию о политике предприятия. Например, Каждая выплата наличными должна иметь предварительное одобрение вышестоящего органа. Ежедневная письменная инструкция по должностным обязанностям возлагает на сотрудников ответственность за непослушание. «Обязанности сотрудников и их выполнение политики должны быть четко определены им в течение периода начальной подготовки. В случае акционерного общества система внутреннего контроля должна быть построена в соответствии с законодательством страны. Оценка работы Надлежащая система контроля должна предусматривать контроль и оценку выполнения возложенных на сотрудников обязанностей. Отсутствие системы оценки и контроля в значительной степени препятствует достижению целей бизнес-организации. Многие коммерческие организации привлекают внутренних аудиторов для оценки и контроля работы сотрудников. Функции внутренних аудиторов заключаются в оценке и надзоре за политикой и методами организации, которым следуют сотрудники. Точность бухгалтерских записей Деловая организация должна вести полную и правильную бухгалтерскую запись. Для обеспечения надлежащего ведения бухгалтерии необходимо назначить и обучить эффективный и добросовестный персонал. Производительность сотрудников оценивается через определенные промежутки времени. Руководителями, чтобы гарантировать, что сотрудники следуют политике бизнеса. Неточная или неполная бухгалтерская запись побуждает недобросовестных сотрудников совершать кражи, потому что они могут легко прекратить воровство. Учет операций является документальным подтверждением хозяйственной деятельности. Это документальное подтверждение является неотъемлемой частью системы внутреннего контроля. Эти документы должны быть расположены последовательно для удобства контроля. Поскольку эти первичные документы являются документальным подтверждением операций бизнеса, их достоверность необходимо время от времени проверять. Например, Документы, используемые для записи транзакций по счетам, проверяются с целью повторного аудита товарно-материальных запасов коммерческой организации. При ведении учета операций бухгалтер есть. для сохранения следующих четырех документов: Заявка на закупку: Письменный заказ, размещенный сотрудниками соответствующего отдела в отдел закупок для закупки определенного количества товаров, называется заявкой на закупку. Заказ на поставку: Перед покупкой покупатель отправляет продавцу письменный заказ с просьбой прислать определенные товары. Этот письменный заказ называется заказом на покупку. Счет-фактура / Чалан: Продавец отправляет покупателю счет-фактуру с проданными товарами, в котором указаны описание, количество, цены товаров. Отчет о получении: Это документ о закупке, подготовленный сотрудником отдела закупок. Это рассматривается как документальное подтверждение полученного товара. Поток документального подтверждения хозяйственных операций и товаров показан ниже в виде диаграммы: Шаги: Отдел заявок отправляет заявку на закупку в отдел закупок. Отдел закупок отправляет заказ на поставку поставщику, а его копии направляются в отдел получения и бухгалтерию. Поставщик отправляет товары в отдел получения, где полученные товары проверяются на соответствие заказу на поставку и отправляют счет в бухгалтерию. Приемный отдел отправляет товар запрашивающему отделу и отправляет отчет о приеме в бухгалтерию. Бухгалтерия проверяет получение отчетов по заказу на поставку и счету-фактуре и отправляет чек для оплаты счета-фактуры поставщику. Цена приобретенных товаров оплачивается на основании этих четырех документов, которые сравниваются с бухгалтерскими записями. Коммерческое предприятие не может оплатить законный счет без этих документов, или ему, возможно, придется произвести оплату фиктивного счета или более одного счета. Коммерческое предприятие эффективно завершает свою систему внутреннего контроля, сравнивая источники и документы с бухгалтерскими записями об этих операциях. К сожалению, предприятие, внедряющее свою систему внутреннего контроля, не может полностью избежать краж. Нечестный служащий всегда пытается присвоить, независимо от того, какие эффективные системы контроля существуют, как в коммерческом предприятии. Следовательно, предприятие должно организовать страхование от несчастных случаев на своих активах. По этой системе возмещается потеря безналичных активов. Кроме того, Коммерческое предприятие может заключить договор верности между сотрудниками, работающими с наличными деньгами и другими оборотными инструментами. По этой системе предприятие получит компенсацию за потерянные деньги или кражу. В рамках этих двух систем, то есть страхования от несчастных случаев на активы и гарантий верности сотрудников, предприятие может возместить по крайней мере часть любого ущерба, причиненного в результате кражи, незаконного присвоения и т. alexxlab Посмотреть все записи автора alexxlab → Вам также может понравиться Центральные электрические сети: ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ | ООО «Центральные электрические сети» 07.08.201929.09.2020 Диммер китайский схема: О китайских драйверах и китайских даташитах. Пробуем собирать диммер на PT4115 02.09.202123.11.2020 Отключение электричества плановое: График плановых работ на электрических сетях ПАО «Россети Ленэнерго» 16.03.202121.11.2020 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт