Теории управления

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет технологий управления и гуманитаризации

 

Кафедра «Таможенное дело»

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

на тему «Теории управления»

 

 

 

 

 

 

 

Подготовил        ст. группы 108620

Гончар Р.И.

 

 

 

Минск 2012г.

 

Содержание

• Ведение
• 1. Определение и задачи
• 1.1 Методы управления
• 1.2 Внедрение выбранного метода управления
• 2. Нелинейное управление
• 3. Теория катастроф
• 4. Адаптивное управление
• 5. Интеллектуальное управление

 

Введение

Тео́рия управле́ния — наука о принципах и методах управления различными системами, процессами и объектами.

Основами теории управления являются кибернетика и теория информации.

Суть теории управления: на основе системного анализа составляется математическая модель объекта управления (ОУ), после чего синтезируется алгоритм управления (АУ) для получения желаемых характеристик протекания процесса или целей управления.

Данная область  знаний хорошо развита и находит  широкое применение в современной  технике. В социально-экономических  системах теория управления посвящена  приемам и методам анализа, прогноза и возможностям регулирования деятельности различных общностей людей (мирового сообщества, региональных объединений, наций, общественно-хозяйственных групп). Теория управления, как любая наука, имеет свою методологию и методическое обеспечение. Однако в области естествознания и техники теория управления имеет  гораздо больше успехов, чем в  социально-экономической сфере, где, очевидно, действует ограничение, вытекающее из принципа — «система не может  объяснить саму себя». 
1. Определение и задачи

Кибернетика установила, что управление присуще только системным объектам. Для них характерно понижение энтропии, направленность на упорядочение системы.

Процесс управления можно разделить  на несколько этапов:

1. Сбор и обработка информации.
2. Анализ, систематизация, синтез.
3. Постановка на этой основе целей. Выбор метода управления, прогноз.
4. Внедрение выбранного метода управления.
5. Оценка эффективности выбранного метода управления (обратная связь).

Конечной целью теории управления является универсализация, а значит согласованность, оптимизация и  наибольшая эффективность функционирования систем.

Методы управления

Методы управления, рассматриваемые  теорией управления техническими системами  и другими объектами, базируются на трёх фундаментальных принципах:

1. Принцип разомкнутого (программного) управления,
2. Принцип компенсации (управление по возмущениям) - такие системы управления применяются при ограниченном диапазоне изменений внешней среды, в зависимости от полноты информации о внешней среде системы управления по возмущениям могут обладать важным свойством: управление по возмущениям с полной информацией обеспечивает полную компенсацию воздействий внешней среды. Системы, в которых достигается полная компенсация, называются инвариантными. В них управляющее воздействие поступает в объект управления одновременно с воздействием внешней среды, нейтрализуя его. Однако в открытых системах предусмотреть все возможные возмущения затруднительно. Кроме того, функциональные зависимости между возмущающими и управляющими воздействиями могут быть неизвестны. Поэтому управление по возмущениям с неполной информацией приводит к накоплению ошибок.
3. Принцип обратной связи.

Управление можно разделить  на два вида:

• стихийный: воздействие происходит в результате взаимодействия субъектов (синергетическое управление);
• сознательный: планомерное воздействия объекта (иерархическое управление).

При иерархическом управлении цель функционирования системы задается её надсистемой.

Примеры современных методов управления:

• Нелинейное управление
• Теория катастроф
• Адаптивное управление
• Построение оптимальных робастных регуляторов
• Игровые методы в управлении
• Интеллектуальное управление

Внедрение выбранного метода управления

При внедрении чего-нибудь нового всегда существует предрасположенность  к возникновению революционной  ситуации, когда «верхи не могут  управлять по-новому, а низы не желают жить по-старому». Поэтому должен быть разработан также алгоритм переходного процесса, который обеспечил бы бесконфликтный переход систем к новому для них виду функционирования.

  

2. Теория катастроф

Теория катастроф — раздел математики, включающий в себя теорию бифуркаций дифференциальных уравнений (динамических систем) и теорию особенностей гладких отображений.

Термины «катастрофа» и «теория  катастроф» были введены Рене Томом (René Thom) и Кристофером Зиманом (Christopher Zeeman) в конце 1960-х — начале 1970-х годов («катастрофа» в данном контексте означает резкое качественное изменение объекта при плавном количественном изменении параметров, от которых он зависит). Одной из главных задач теории катастроф является получение так называемой нормальной формы исследуемого объекта (дифференциального уравнения или отображения) в окрестности «точки катастрофы» и построенная на этой основе классификация объектов.

Семь элементарных катастроф по Тому

Теория катастроф анализирует  критические точки (репетиции) потенциальной  функции, то есть точки, где не только первая производная функции равна  нулю, но и равны нулю же производные  более высокого порядка. Динамика развития таких точек может быть изучена  при помощи разложения потенциальной  функции в рядах Тейлора посредством  малых изменений входных параметров. Если точки роста складываются не просто в случайный узор, но формируют  структурированную область стабильности, эти точки существуют как организующие центры для особых геометрических структур с низким уровнем катастрофичности, с высоким уровнем катастрофичности в окружающих их областях фазового пространства. Если потенциальная функция зависит от трёх или меньшего числа активных переменных, и пяти или менее активных параметров, то в этом случае существует всего семь обобщённых структур описанных геометрий бифуркаций, которым можно приписать стандартные формы разложений в ряды Тейлора, в которые можно разложить репетиции при помощи диффеоморфизма (гладкой трансформации, обращение которой также гладко). Сегодня эти семь фундаментальных типов катастроф известны под именами, которые им дал Рене Том.

Теория катастроф нашла многочисленные применения в различных областях прикладной математики, физики, а также  в экономике.

 

3. Адаптивное управление

 

Адаптивное управление — совокупность методов теории управления, позволяющих синтезировать системы управления, которые имеют возможность изменять параметры регулятора или структуру регулятора в зависимости от изменения параметров объекта управления или внешних возмущений, действующих на объект управления. Подобные системы управления называются адаптивными. Адаптивное управление широко используется во многих приложениях теории управления.

Классификация адаптивных систем

По характеру изменений в управляющем устройстве адаптивные системы делят на две большие группы:

самонастраивающиеся (изменяются только значения параметров регулятора)

самоорганизующиеся (изменяется структура самого регулятора).

По способу изучения объекта системы делятся на поисковые, беспоисковые.

В первой группе особенно известны экстремальные  системы, целью управления которых  является поддержание системы в  точке экстремума статических характеристик  объекта. В таких системах для  определения управляющих воздействий, обеспечивающих движение к экстремуму, к управляющему сигналу добавляется  поисковый сигнал. Беспоисковые адаптивные системы управления по способу получения информации для подстройки параметров регулятора делятся на системы с эталонной моделью (ЭМ), системы с идентификатором, в литературе иногда называют, как системы с настраиваемой моделью (НМ).

Адаптивные системы с ЭМ содержат динамическую модель системы, обладающую требуемым качеством. Адаптивные системы  с идентификатором делятся по способу управления на прямой, косвенный(непрямой).

При косвенном адаптивном управлении сначала делается оценка параметров объекта, после чего на основании  полученных оценок определяются требуемые  значения параметров регулятора и производится их подстройка. При прямом адаптивном управлении благодаря учёту взаимосвязи параметров объекта и регулятора производится непосредственная оценка и подстройка параметров регулятора, чем исключается этап идентификации параметров объекта. По способу достижения эффекта самонастройки системы с моделью делятся на системы с сигнальной (пассивной), системы с параметрической (активной) адаптацией.

В системах с сигнальной адаптацией эффект самонастройки достигается  без изменения параметров управляющего устройства с помощью компенсирующих сигналов. Системы, сочетающие в себе оба вида адаптации называют комбинированными.

 

4. Интеллектуальное управление

Интеллектуальное  управление — методы управления, которые используют различные подходы искусственного интеллекта, такие как искусственные нейронные сети, нечеткая логика, машинное обучение, эволюционные вычисления и генетические алгоритмы. 

5. Классификация

Имеются следующие наиболее общие  подходы к теории управления:

• Процессный подход основывается на идее существования некоторых универсальных функций управления.
• Системный подход сложился на базе общей теории систем: система — это некая целостность, состоящая из взаимозависимых подсистем, каждая из которых вносит свой вклад в функционирование целого.
• Ситуационный подход рассматривает любую организацию как открытую систему, постоянно взаимодействующую с внешней средой, следовательно, и главные причины того, что происходит внутри организации, следует искать вне её, то есть в той ситуации, в которой она реально функционирует.
• Универсальный подход сложился на базе научной школы Универсологии, теории Универсального управления, теории переходных процессов, теории относительности сознания, и рассматривает любую систему в совокупности ее вертикальных и горизонтальных связей.
• Субстратный подход, основанный на структурной оптимизации стратегии и принимаемых решений посредством выявления субстратов (ключевых моментов эффективности) в значимых классах информационного контекста управленческой ситуации. Процесс построения такой структурно-субстратно-оптимальной стратегии называют структурной оптимизацией.

 

Литература

• Михайлов В. С. Теория управления. — Киев: Высшая школа, Головное издательство, 1988.
• Бесекерский, В. А., Попов, Е. П. Теория систем автоматического регулирования. — СПб.: Профессия, 2004. — 749 с. ISBN 5-93913-035-6.
• Мирошник, И. В., Никифоров, В. О., Фрадков, А. Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. — СПб.: Наука, 2000. — 548 с. — (Сер.: Анализ и синтез нелинейных систем).
• Тюкин И. Ю., Терехов В. А., Адаптация в нелинейных динамических системах, (Серия: Синергетика: от прошлого к будущему), Санкт-Петербург: ЛКИ, 2008. — 384 с. ISBN 978-5-382-00487-7
• Новиков Д. А. Теория управления организационными системами. 2-е изд. — М.: Физматлит, 2007. — 584 с.
• Румянцев А. А. Эффективное управление: принятие обоснованных и оптимальных решений, интеллект и логика. — ООО «Контраст», Краматорск, 2003 год. — С. 32.
• Философия управления обществом, провинцией, фирмой в этнокультурном и реформационном аспектах в теории и методологии субстратного подхода / Отв. ред. А. А. Гагаев, А. А. Румянцев. — Саранск, 2009 год. — С. 79,324,340,366. — 696 с. — 150 экз. — ISBN 978-5-98344-094