Общая задача синтеза объекта управления

Объект процесса управления — это производственно-экономическая система S_o = {T, Z, W, U, Y, j, h]} со сложившейся производственной структурой G_Y и сложившимися тенденциями развития dY(t)/dt, d²Y(t)/dt². Конечные результаты работы системы характеризуются множеством Y={Y_i} взаимнокоррелированных величин. В общем случае yÎ Y — это функция времени, траектория или набор траекторий: у =f(x, j, t). Управляющая система S_y (или внешняя среда) формулирует цель управления y₀ и множество допустимых управляющих воздействий Z_m (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Схема задачи синтеза объекта управления

При генерировании управляющей системой цели у₀(t) и вектора управляющих сигналов Z_m(t) за счет этих воздействий и факторов внешней среды w(t) объект управления S_o приобретает траекторию y(t). В общем случае эта траектория отличается от целевой траектории у₀(t). Возникает Dу — разрыв между фактическим значением показателя у и его целевой траекторией у₀: Dу =у — у₀ (рис. 4.2) — так называемая проблема Dу.

Решить проблему Dу можно, во-первых, непосредственно — путем управляющего воздействия Z_m и, во-вторых, косвенным путем — варьируя показатели у_i,с которыми коррелирует у, или применяя оба способа одновременно.

Таким образом, проблема Dу есть сумма соответствующих подпроблем: Dу = D_ну + D_ку.

Рис. 4.2. Компоненты вариации целевой траектории

С первым направлением связана задача синтеза управляющей системы, генерирующей управляющие воздействия Z_m.

Что касается второго аспекта, то здесь необходимо заметить следующее.

Из множества свойств системы управления T х U х Y выделяют подмножество So_y, называемое целевым множеством (по выходу) с элементами So_yj, с которыми связаны целевые изменения Dу_i,такие, что

где a_i — коэффициенты относительной важности подпроблем Dу_i.

Тогда может быть поставлена задача синтеза проблемной ситуации { So_y,Dу_i }, или синтеза целевого множества { So_y } и синтеза множества подпроблем { Dу_i }.

При синтезе целевого множества исходят из принятой концепции объекта управления, с другой стороны — осуществляется выбор основной аналитической модели взаимосвязи показателей у_i,с целевыми показателями у. В дальнейшем выявляется совместное влияние вариаций { Dу_i } на уровень целевого показателя. Здесь учитывается взаимная связь между проблемами, поскольку развитие объекта управления должно быть комплексным. Для решения подпроблем можно, в зависимости от концепции объекта управления, использовать различные методы регулирования (стабилизации, выполнения программы или слежения). При этом вид возмущений w(t) идентифицировать не обязательно. Однако, недостаток регулирования, например, по сравнению с жестким управлением (управление без обратной связи), состоит в том, что регулятор воздействует на процесс только тогда, когда рассогласование Dу уже возникло. Когда регулируемых параметров несколько, используется несколько контуров регулирования и разрабатывается система многосвязного регулирования. Когда объекты регулирования взаимосвязаны, изменение установки регулятора воздействует не только на регулируемый параметр, но и может оказать воздействие через звенья связи на все другие регулируемые параметры. Вследствие интенсивного взаимодействия элементов возможно ухудшение качества регулирования. Эффективным методом моделирования и имитации сложных экономических систем, отличающихся нелинейными и сильно разветвленными структурами контуров обратной связи, является метод системной динамики Дж. Форрестера.

Однако создание адекватных моделей сложных управляемых объектов возможно только комбинацией методов системной динамики с современными методами идентификации, применяемыми в теории регулирования, а также методами эконометрии и теории принятия решений.