Определение понятия «система». Основное свойство систем. Виды систем

 

 

Пермский государственный  технический университет

Электротехнический  факультет 

Кафедра ИТАС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная  работа по дисциплине

«Основы инженерного творчества»

Студента I курса, группы ЭСз-07-01

Баталова С.Н.

 

Преподаватель:

Рустамханова  Г.И.

 

 

                    

 

 

 

 

 

Пермь, 2007

 

Оглавление.

 

1	Определение понятия  «система». Основное свойство систем. Виды систем. В чем заключается  системный подход.	2-3 стр.
2	Понятие о технических  объектах, их примеры. Сигналы в объектах. Понятие о статических режимах и их характеристиках.	3-4 стр.
3	Понятие о разомкнутых  системах. Их структурные схемы и  характеристики (уравнения, графики).	4-5 стр.
4	Способ компенсации  статических ошибок методом отрицательной  обратной связи. Структурная схема, уравнения и их анализ, графические характеристики. Основные свойства таких систем, по отношению к возмущающим воздействиям, вызывающих ошибки регулирования.	5-6 стр.
5	Что произойдет со свойствами системы при замене отрицательной обратной связи на положительную?	6-7 стр.
6	Применение  метода   компенсации ошибки с  использованием возмущающего воздействия. Структурная схема уравнения. Анализ свойств таких систем. В чем  заключается идея комбинированного регулирования. Сопоставить свойства различных методов компенсации статических ошибок.	7-9 стр.
7	Сопоставить возможности  человека и техника в системах управления.	9-10 стр.
8	Кратко перечислите  виды информационных процессов человека и их основные свойства.	10-14 стр.
9	Кратко перечислите применяемые человеком органы управления и условия их применения.	14 стр.
10	Перечислите, приведите и сравните между собой  приборы и системы отображения  информации.	15-16 стр.
	Список используемой литературы.	17 стр.

 

 

1.Определение понятия  «система». Основное свойство систем. Виды систем. В чем заключается системный подход.

Развитие  теории и практики управления объектами  различной природы явилось одной из основных причин формирования нового методологического направления - системного подхода. В свою очередь, системный подход оказывает плодотворное влияние на исследование сложных систем и сложных ситуаций, с которыми приходится сталкиваться инженерам любого профиля.

В самом общем  случае под системой понимается совокупность элементов, находящихся друг с другом в связях и отношениях так, что они образуют определенную целостность, единство.

Свойство  целостности проявляется в несводимости свойств системы к сумме свойств ее элементов. Свойства системы зависят не только и не столько от свойств элементов, сколько от схемы их взаимосвязи, то есть от структуры системы. Система проявляет свои свойства во взаимодействии со средой. В сохранении свойств системы при воздействии на нее среды проявляется целостность системы. При этом стабильность ее структуры, играет большую роль, чем стабильность свойств элементов.

В зависимости  от целей исследования к системе  может относиться та или иная совокупность взаимодействующих между собой элементов. Каждый элемент тоже может рассматриваться как система. В этом случае остальные элементы становятся частью среды.

Все системы можно  разделить на материальные и абстрактные. В первую категорию входят неорганические и живые системы.

-В неорганические входят технические системы, являющиеся результатом деятельности человека, и природные (геологические, астрономические, химические и др.).

-К живым системам относятся как простейшие организмы, так и сложнейшие биологические комплексы типа экосистем.

-Абстрактные системы являются результатом человеческого мышления. К ним относятся научные знания, лингвистические системы (язык), системы понятий, гипотез, теорий и т.д.

Особый и  очень важный класс составляют гибридные системы:

-социально-экономические;

-человеко-машинные.

Сложность системы  определяется в основном сложностью ее структуры. Сложные (большие) системы, приобретающие в последнее время все большее значение, обладают рядом специфических свойств. Структура сложных систем имеет иерархический характер, когда нижние структуры управляются соответствующими верхними. Это особенно четко проявляется в

административных  и экономических системах.

Сложные системы включают в себя множество элементов, среди которых могут быть элементы различной природы. Так, участок цеха, цех и промышленное предприятие как системы включают в себя технику и людей, управляющих этой техникой и людей-администраторов. Сложные системы обычно обладают высокой степенью активности. Ряд авторов считает, что каждая сложная система отличается оригинальностью и даже уникальностью.

Важнейшим для  теории и практики управления является вопрос о месте человека в системах управления и вопрос о рациональной степени автоматизации технологических процессов.

Только в  случае угрозы жизни и здоровью человека должен ставиться и решаться вопрос о его безусловном выводе из системы. Во всех остальных случаях задача о рациональной степени автоматизации должна формулироваться как экономическая с учетом конкретных технологических условий, возможностей техники на данном этапе ее развития и возможностей человека.

По мере развития техники и технологии человек как субъект управляющей деятельности вытесняется на все более высокие иерархические уровни процессов управления. При этом ответственность его за собственную управляющую деятельность многократно возрастает, так как многократно возрастает цена за его ошибочные или нерациональные действия.

Только задачу формулировки целей управления человек  никогда не поручит технике, т.к. эти цели всегда должны отвечать его интересам, интересам общества.

В сложных  системах человек (коллектив), находящийся  на высших уровнях управления, может повышать свою активность, а следовательно, и   активность системы по решению и реализации задач изменения цели управления в зависимости от внешней ситуации.

В системы, функционирующие  без участия человека, цель закладывается на этапе их разработки конструкторами.

Заметим, что  в определении цели функционирования технических систем, степени их автоматизации решающая роль должна принадлежать специалистам-технологам, обладающим необходимым объемом знаний по управлению техническими объектами. Помимо того, технолог должен принимать участие в разработке систем автоматического управления (САУ) на всех основных этапах их создания.

2.Понятие о технических объектах, их примеры. Сигналы в объектах. Понятие о статических режимах и их характеристиках.

В данном курсе под объектами понимаются только технические устройства или технологические процессы. Примерами технических объектов являются сварочные процессы, различные двигатели, генераторы электрической энергии, металлорежущие станки, манипуляторы, грузоподъемные и транспортные машины, плавильные агрегаты литейного производства, бункеры, дозаторы и т.д.

Режим объекта  управления определяется внешними воздействиями (сигналами) на него (рис. 1.1).

 

 

 

 

 

 

 Одни из этих  воздействий (g₁, g₂…, g₃) предназначены для реализации требуемого режима и называются управляющими. Другие воздействия, идущие из окружающей среды и стремящиеся отклонить режим объекта от требуемого (f₁, f₂,..., f_k ), называются возмущениями.

Нежелательные изменения режима могут вызвать  и внутренние возмущения, связанные с дрейфом параметров самого объекта в процессе его эксплуатации. Возмущающие воздействия обычно имеют случайный характер.

Режим объекта  характеризуется одной или несколькими переменными (y₁,y₂…,y_n), называемыми управляемыми, или выходными, величинами (сигналами).

Часто совокупность сигналов одной категории представляется соответствующими результирующими векторами (G,F,Y ). имеющими своими проекциями отдельные сигналы.

В простейших случаях объект управляется одним  воздействием и характеризуется одной выходной величиной. Такой объект называется одномерным, а в противном случае - многомерным. В многомерных объектах часто изменение отдельных управляющих воздействий оказывает влияние сразу на несколько выходных сигналов. Такой объект называется многосвязным. Управление многосвязным объектом является сложной задачей.

Различают установившиеся и переходные (динамические) режимы объектов и систем в целом. При подаче или изменении внешних воздействий объект изменяет свое состояние. Если объект обладает динамической устойчивостью, то со временем в нем устанавливается новый режим, соответствующий этим воздействиям. Такой режим называется установившимся, или статическим. Режим, соответствующий переводу объекта из исходного состояния в новое установившееся состояние, называется переходным, или динамическим. Установившиеся режимы играют тем большую роль, чем более длительное время они реализуются в соответствии с технологическим процессом.

Если технологические  режимы являются циклическими с относительно быстрой сменой состояния объектов, то длительность протекания переходных режимов существенно влияет на производительность. Важная роль переходных процессов заключается и в том, что они могут сопровождаться колебаниями, реализациями экстремальных значений важных технологических переменных и другими нежелательными явлениями. В данном разделе рассматриваются только установившиеся режимы. Во всех дальнейших выкладках будем считать, что между входными и выходными сигналами объектов и других элементов систем существует линейная зависимость. В ряде случаев это справедливо лишь для определенных условий, о чем в тексте будут сделаны специальные оговорки.

3.Понятие о разомкнутых системах. Их структурные схемы и характеристики (уравнения, графики).

При управлении простейшими объектами, обладающими свойством самовыравнивания, человек-оператор может предполагать, что на его определенное управляющее действие последует предсказуемая реакция объекта. При неизменных характеристиках объекта ошибка выходного сигнала может быть вызвана только внешними возмущающими воздействиями. Если эти ошибки допустимы, то функционирование такой системы допустимо без контроля за текущим значением выходного сигнала. Такие системы называются разомкнутыми. Функциональная схема такой системы представлена на рис. 1.5,

 

I/

Рис. 1.5. Функциональная схема  разомкнутой системы

 где К_],К₂ - коэффициенты усиления (передачи) устройства управления (УУ) и объекта управления (ОУ). Поданное на устройство управления входное воздействие х, (например, перемещение органа управления) преобразуется в управляющее воздействие g. Пусть на вход объекта действует возмущение /, отклоняющее выходной сигнал у в сторону его уменьшения. Тогда в соответствии с рис. 1.5 можно записать

y = Kx-K₂f,                        (1.4)

где К - коэффициент усиления разомкнутой системы, К = К₁ К₂;

K₂f - отклонение выходного сигнала от заданного значения (статическая ошибка).

При отсутствии возмущения

у = К₁К₂х = у₀.                           (1.5)

 

4.Способ компенсации статических ошибок методом отрицательной обратной связи. Структурная схема, уравнения и их анализ, графические характеристики. Основные свойства таких систем, по отношению к возмущающим воздействиям, вызывающих ошибки регулирования.

                                    

                                              (1.7)

 

Из формулы (1.7) следует, что чем больше величина K_ос, тем меньше статическая ошибка. Однако уменьшить ее до нуля принципиально невозможно. Поэтому такие системы называются статическими, а точность их часто характеризуется относительной статической ошибкой S, называемой статизмом:

                                                     

                                                                                      (1.8)

где y_max – максимальное значение выходного сигнала;

где y_min – минимальное значение выходного сигнала.

Статические системы широко используются при  управлении техническими системами. Дополнительным достоинством таких систем является то, что уменьшение статической ошибки на выходе происходит от любых возмущений. Это свойство будет доказано на конкретном примере. Следует особо подчеркнуть, что в данных системах знак сигнала обратной связи противоположен знаку задающего сигнала. В связи с этим такие системы характеризуются как системы с отрицательной обратной связью или как системы с регулированием по отклонению (по ошибке).