Обратной связи управления

Рис. 2.2. Схема неавтоматического управления объектом

Воздействие руководителя на управляемый объект может осуществляться механическим путем — при помощи рычагов или гибких тяг, гидравлического или пневматического привода; электрическим путем — изменением подводимых токов и напряжений или изменением частоты переменных токов, серий электрических импульсов и т. п.; при помощи устных распоряжений — по телефону или по любому другому каналу связи, если управляемый объект, например цех, конвейер или завод, имеет исполнителей, управляющих агрегатами в соответствии с волей руководителя.

Все перечисленные и многие другие средства передачи сигналов управления образуют цепь управления объектом или связующую линию — прямую цепь воздействия на управляемый объект. Естественно, что целесообразное управление объектом невозможно, если руководитель не знает состояния объекта, не имеет возможности лично, при помощи приборов или через исполнителей контролировать периодически или непрерывно фактическое состояние объекта и выполнение команд управления. Руководитель должен получать по так называемо­му каналу обратной связи информацию о фактическом поведе­нии управляемого объекта (осведомительную информацию), сравнивать ее с требуемым режимом работы, принимать соответствующие решения и посылать по цепи управления соответствующие сигналы или команды — так называемую управляющую информацию.

В качестве примера рассмотрим процесс управления таким объектом, как промышленное предприятие. Руководитель предприятия по каналам управления, связывающим его с цехами, отделами, службами, дает распоряжения подчиненным ему исполнителям, получая от них в свою очередь по каналам обратной связи информацию о положении дел в подразделениях, ходе производственного процесса, состоянии снабжения, сбыта и т.п. На основе полученной информации руководитель принимает определенные решения и отдает те или иные распоряжения (сигналы управления).

На рис. 2.3 представлена схема автоматического управления объектом. Схема, как видно, внешне не отличается от предшествующей, однако процесс управления осуществляется в данном случае без участия человека. Информация о состоянии управляемого объекта через посредство не показанных на схеме измерительных приборов и преобразователей по цепи обратной связи поступает в регулятор. Здесь она перерабатывается, и регулятор в соответствии с полученной информацией и заданной программой вырабатывает сигналы управления, поступающие по цепи управления к объекту.

В качестве примера автоматического регулирования здесь можно привести общеизвестную из далекой истории конструкцию центробежного регулятора паровой машины, изобретенной Уаттом в 1784 г.

Цепь управления

Программа			Сигналы управления
	Регулятор		Управляемый объект
			Сигналы информации

обратной связи управления

Рисунок 2.3. Схема автоматического управления объектом

Рассмотрим теперь систему управления, действующую в живом организме.

По учению русского физиолога И. П. Павлова, «животный организм как система существует среди окружающей природы только благодаря непрерывному уравновешиванию этой системы с внешней средой, т.е. благодаря определенным реакциям живой системы на попадающие на нее извне раздражения, что у более высших животных осуществляется преимущественно при помощи нервной системы в виде рефлексов».

Путь, по которому осуществляется рефлекс, получил в физиологии название рефлекторной дуги. Схема рефлекторной дуги представлена ниже на рис. 2.4.

Цепь управления (двигательные нервы)

		Управляющие импульсы возбуждения
Центральная нервная система		Органы
>		Информационные импульсы возбуждения

Обратная связь (чувствительные нервы)

Рис. 2.4. Схема рефлекторной дуги в живом организме

неавтоматическому управлению, автоматическому управлению в технических устройствах и управлению в живых организмах, приходим к выводу о существенном структурном сходстве этих схем и о соответствии отношений между аналогичными элементами в различных системах.

Прежде всего, все рассмотренные схемы управления характеризуются наличием замкнутого цикла, замкнутой кольцевой цепи передачи сигналов — передачи информации.

С одной стороны, от управляющего органа к управляемому объекту по цепи управления поступает информация в виде сигналов управления, с другой — от объекта к регулятору цепь передачи замыкается сигналами обратной связи, несущими информацию о фактическом состоянии управляемого объекта. Под каналами связи, передающими информацию, следует понимать любую систему, способную осуществлять такую передачу: акустическую, почтовую, телефонную, телеграфную в административных и экономических системах управления; механическую, пневматическую, электрическую и др. в технических устройствах и нервные коммуникации в живых организмах.

Роль руководителя в неавтоматических системах управления заключается в переработке получаемой информации о состоянии управляемого объекта, осмысливании этой информации и выработке наилучших, наиболее целесообразных решений по управлению объектом. В системах автоматического управления роль человека играет регулятор, который на основании полученной информации как бы должен принимать соответствующее «решение». Вместо человека теперь регулятор должен выполнять определенные логические функции, характеризующиеся формулой «если... то...» (если получена такая-то информация, то нужно оказать на управляемый объект такое-то воздействие). Роль регулятора осуществляют и органы центральной нервной системы в живых организмах.