Системы управления пример: Примеры современных систем управления

Содержание

Примеры современных систем управления

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Управление с использованием обратной связи—это неоспоримый факт нашей повседнев­ной жизни. Управлять автомобилем очень приятно, когда машина мгновенно реагирует на действия водителя. Многие автомобили с этой целью оснащены гидроусилителями руля и тормозов. Простая блок-схема системы управления движением автомобиля изображена на рис. 1.8 (а). Желаемое направление движения сравнивается с результатом измерения дей­ствительного направления и в итоге образуется ошибка, как показано на рис. 1.8 (б). Ин­формация о действительном направлении поставляется за счет визуальной и тактильной (телодвижение) обратной связи. Дополнительная обратная связь образуется ощущением рулевого колеса руками водителя (датчиком). Эта система с обратной связью является ана­логом хорошо известных систем управления курсом океанского лайнера или большого пассажирского самолета. На рис. 1.8 (в) изображена типичная реакция автомобиля на дей­ствия водителя.

Системы управления функционируют по замкнутому циклу, как показано на рис. 1.9. Если датчик является точным, то измеренное значение выхода системы равно его дейст­вительному значению. Разность между желаемым и действительным значениями выход­ной переменной, т. е. ошибка, поступает на управляющее устройство (например, усили­тель). С его выхода сигнал поступает на исполнительное устройство, которое воздейству­ет на объект управления таким образом, чтобы уменьшить ошибку. Например, если ко­рабль пытается отклониться от курса вправо, руль приводится в движение так, чтобы повернуть корабль влево. Система на рис. 1.9 — это система с отрицательной обратной связью, т. к. выходной сигнал вычитается из входного, а разность подается на вход уси­лителя.

На рис. 1.10 изображена замкнутая система ручного управления уровнем жидкости в баке. Входом является заданное значение уровня жидкости, который оператор обязан поддерживать (это значение он держит в памяти). В качестве усилителя выступает сам оператор, а датчиком являются его глаза. Оператор сравнивает действительное значение уровня с желаемым и открывает или закрывает вентиль, изменяя тем самым в нужном на­правлении отток жидкости.

Многие другие хорошо знакомые системы управления состоят из тех же основных элементов, которые показаны на рис. 1.9. Так, бытовой холодильник имеет устройство за­дания желаемой температуры, термометрический датчик, определяющий действительное значение температуры и величину ошибки, и компрессор, играющий роль усилителя мощности. Другими примерами моїут служить духовой шкаф, электропечь, водяной на­греватель. В промышленности повсеместно используются системы управления скоро-

Действительное

направление

движения

Желаемое направление

Действительное направление движения

о)

Желаемое

направление

движения

Действительное

направление

движения

Реакция

автомобиля

(направление

движения)

О Время, t

е)

Рис. 1.8. (а) Система управления автомобилем с помощью рулевого механизма;

(б) Водитель определяет разность между желаемым и действительным направлением движения и воздействует на рулевое колесо;

(в) Типичная реакция автомобиля на действия водителя

Рис. 1.9. Система с отрицательной обратной связью (управляющее устройство часто называют регулятором)

Рис. 1.10

Приток

жидкости

Система ручного управления уровнем жидкости в баке

стью, температурой, давлением, положением, толщиной, составом вещества, качеством изделий.

На современном этапе автоматизацию можно определить как технологию, использу­ющую запрограммированные команды, воздействующие на некоторый объект или про­цесс, и обратную связь, с помощью которой определяется, правильно ли исполнены эти команды. Автоматизация часто применяется к процессам, в управлении которыми ранее участвовал человек. После автоматизации процесс может функционировать без помощи или вмешательства человека. Фактически, большинство автоматизированных систем спо­собны выполнять свои функции с большей точностью и намного быстрее, чем это было при ручном управлении. Встречаются и частично автоматизированные процессы, в управлении которыми участвуют и люди, и роботы. Например, многие работы на линии сборки автомобилей требуют совместных действий человека-оператора и интеллектуаль­ного робота.

Робот — это управляемая компьютером машина, функционирующая фактически на тех же принципах, которые используются в системах автоматизации. Робототехнику можно определить как отдельную ветвь автоматизации, в которой проектируются автома­тические машины (т. е. роботы), призванные заменить труд человека. Поэтому роботы об­ладают определенными характеристиками, присущими человеку. Примером может слу­жить механический манипулятор, воспроизводящий движения человеческой руки и кис­ти. Отметим, что некоторые задачи автоматическая машина выполняет лучше человека, тогда как с другими лучше справляется человек. Это отражено в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Трудность задач для человека и автомата

Задачи, трудные для автомата

Задачи, трудные для человека

Наблюдение за саженцами в питомнике

Обследование системы в опасной токсичной

Вождение автомобиля по пересеченной

среде

местности

Однообразная сборка часовых механизмов

Определение наиболее ценных алмазов

Посадка самолета ночью, в плохих погодных

на лотке

условиях

Еще одной практически важной задачей является управление современным автомо­билем. Уже разработаны и внедряются системы управления подвеской, рулевым механиз­мом и двигателем. Новые автомобили оснащаются также системами привода на все четы­ре колеса и системами, препятствующими заносу.

Рис. 1.11. Трехкоординатная система управления для контроля полупроводниковых пластин

На рис. 1.11 изображена трёхкоординатная система управления для контроля отдель­ных полупроводниковых пластин. Для перемещения элементов установки в заданное по­ложение по всем трем осям используются соответственно три электродвигателя. Система предназначена для обеспечения плавного и точного перемещения по каждой оси. Она вы­полняет очень ответственные функции в производстве полупроводниковых приборов.

Не так давно разгорелась серьезная дискуссия по поводу разрыва между теорией и практикой управления. Совершенно естественно, однако, что во многих областях деяте­льности теория опережает ее практические применения. Тем не менее, интересно, что в электроэнергетике — крупнейшей отрасли США — этот разрыв не столь значителен. Эта отрасль главным образом связана с преобразованием, контролем и распределением энер­гии. Поэтому естественно, что для повышения эффективности использования энергетиче­ских ресурсов всё шире внедряются компьютерные системы управления. Кроме того, осо­бую важность приобретает задача управления электростанциями с целью уменьшения выбросов в окружающую среду. В современных крупных электростанциях, мощность ко­торых превышает сотни мегаватт, системы автоматического управления крайне необхо­димы для поддержания такого соотношения между отдельными переменными, при кото­ром оптимизируется процесс производства энергии. Обычно скоординированное управ­ление производится более чем 90 переменными. На рис 1.12 показана упрощенная схема системы управления важнейшими переменными крупного парогенератора. Этот пример показывает важность измерения многих переменных, таких как давление и содержание кислорода, что дает компьютеру информацию для вычисления управляющих воздейст­вий. По оценочным данным, в США функционируют более 400000 цифровых систем управления.

Желаемые значения температуры, давления, содержания 02, мощности

Рис. 1.12. Скоординированная система управления режимом парогенератора

На рис. 1.13 приведена блок-схема цифровой системы управления, в которой роль управляющего устройства выполняет компьютер. Именно в электроэнергетике находят практическое применение все новейшие достижения в технике управления. По-видимо­му, основным фактором, обусловливающим разрыв между теорией и практикой управле­нім, является отсутствие достаточно надежных средств измерения всех существенных для процесса управления переменных, включая качество и состав производимой продук­ции. По мере появления этих средств значительно возрастает и применение в промыш­ленности современных систем управления.

Другой важной отраслью, где достигнут значительный успех в автоматизации произ­водства, является металлургическая промышленность. Здесь во многих случаях решение прикладных задач опережает теорию. Например, на стане горячей прокатки стального ли­ста одновременно осуществляется управление температурой, шириной, толщиной и каче­ством листа.

Быстрый рост стоимости энергии и угроза сокращения ее потребления заставляют предпринимать новые усилия по эффективному автоматическому управлению энергети­ческим комплексом. С помощью компьютеров удается регулировать использование энер-

Рис. 1.13. Цифровая система управления

гии в промышленности, а также стабилизировать и равномерно распределять нагрузку в целях экономии топлива.

В последние годы значительно повысился интерес к применению принципа обрат­ной связи к управлению товарно-материальными запасами и их складированием. Растет также интерес к автоматизации управления сельскохозяйственным производством (фер­мами). Разработаны и прошли испытания автоматически управляемые силосные башни и тракторы. Важное значение имеют современные системы автоматического управления ветряными электрогенераторами, солнечными установками нагревания и охлаждения, ав­томобильными двигателями.

Теория систем управления имеет много практических приложений в биологии и био­медицине, в диагностике и протезировании. В организме человека иерархия систем управления простирается от клеточного уровня до центральной нервной системы и вклю­чает в себя регуляцию температуры, сердечно-сосудистой деятельности и дыхательного ритма. Большинство физиологических систем управления являются замкнутыми, но в то же время внутри каждого контура можно обнаружить цепь вложенных контуров. Таким образом, моделирование биологических процессов приводит к построению систем высо­кого порядка и достаточно сложной структуры. В США устройства протезирования помо­гают миллионам инвалидов преодолеть их физические недостатки. На рис. 1.14 показана искусственная рука, использующая обратную связь по усилию, которая управляется био-

Рис. 1.14. Робот типа «Искусственная рука». Является совместной разработкой Центра технического конструирования Университета штата Юта и Лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института. Рука имеет 18 степеней свободы, управляется пятью микропроцессорами Motorola 6800, приводится в действие 36-ю прецизионными электропневматическими исполнительными механизмами через особо прочные полимерные сухожилия. Рука имеет 4 пальца и оснащена тактильными датчиками усилия

1.1. Автоматическая сборка и роботы

Поступления от частного бизнеса

Желаемое значение дохода

Национальный

доход

Рис. 1.15. Система управления статьей дохода национального бюджета в виде модели с обратной связью

электрическими (электромиографическими) сигналами, направляемыми к ампутирован­ной конечности.

Наконец, большой интерес представляют попытки построения моделей процессов с обратной связью, имеющих место в социальной, экономической и политической сферах. Эти методы разработаны пока недостаточно, но, скорее всего, будут востребованы в бли­жайшие годы. Любая общественная формация состоит из множества систем с обратной связью и органов управления, руководящих движением общества в желаемом направле­нии. На рис. 1.15 изображена обобщенная модель системы управления статьей дохода на­ционального бюджета. Подобная модель помогает аналитику лучше понять роль правите­льства в управлении экономикой и динамику государственных расходов. Конечно, суще­ствуют и другие контуры, не показанные на схеме, хотя бы потому, что государственные расходы теоретически не могут превышать собранные налоги из-за опасности создания дефицита. В социалистическом государстве контур, включающий в себя потребителей, имеет меньшее значение, а основная роль принадлежит правительственному управлению. При этом блок «измерение» должен точно и быстро отслеживать все изменения поступле­ний, однако в бюрократической системе это сделать чрезвычайно трудно. Подобная мо­дель политической или социальной системы, хотя и является не очень строгой, но дает до­статочно информации для понимания протекающих процессов.

Системы управления с обратной связью широко применяются в промышленности. На рис. 1.16 показан лабораторный робот. В настоящее время в промышленных и лабора­торных условиях используются тысячи роботов. Роботы-манипуляторы способны подни­мать предметы весом в сотни килограмм и перемещать их с точностью до миллиметра.

Мы постоянно должны задавать себе вопрос: какая связь существует между частотными характеристиками системы и ожидаемым видом её переходной характеристики? Другими словами, если задан набор требований к поведению системы во временной …

Синусоидальный сигнал можно использовать для измерения частотных характеристик ра­зомкнутой системы управления. На практике это связано с получением графиков зависи­мости амплитуды и фазового сдвига выходного сигнала от частоты. Затем по этим …

Диаграмма Боде для передаточной функции G(s), содержащий несколько нулей и полюсов, строится путём суммирования частотных характеристик, соответствующих каждому отде­льно взятому полюсу и нулю. Простоту и удобство данного метода мы проиллюстрируем …

Системы управления с обратной связью : Computer Science

Возникают встречные вопросы:
1) Бывают ли системы управления без обратной связи? Есть ли примеры таковых?
2) Что значит "наилучший"? Есть ли какие-то критерии качества?

(1) epros, ну, вообще-то, да.
Пример, скажем, такой - светофор. Движение регулируется по заранее заданной программе переключения цветов светофора независимо от фактического потока автомобилей, т.е. состояния системы на выходе.

Честно говоря, я не привык рассматривать такие вещи как предмет теории управления. Хотя, конечно, формально это можно назвать "системой управления".

(2) Что касается качества, то я бы привел такие:
Вот, скажем, алгоритму поступило отклонение от заданной величины. Дальше алгоритм не просто изменяет управляющее воздействие пропорционально ошибке, но как-то корректирует его, чтобы система вышла на заданное значение через несколько тактов.

Это всё? Выйти на заданное значение через несколько тактов - это единственное требование? И кто сказал, что управляющее воздействие должно быть пропорционально ошибке?

P.S. кстати, какие таки алгоритмы Вы знаете? Приведите примеры, обсудим.

Вот Вам такой пример. Есть ракета ПВО. Её радар отслеживает направление на цель. Двигатель работает постоянно на максимальной тяге, т.е. ракета быстро достигает и далее постоянно поддерживает максимально возможную для неё скорость. Задача системы управления: Правильно определять направление полёта ракеты, чтобы поразить цель за возможно короткое время. Цель может маневрировать, но её максимальная скорость заведомо меньше скорости ракеты.

Одно из возможных решений такое:
1) Измерить угол между направлением скорости ракеты и направлением на цель.
2) Продифференцировать по времени.
3) Если сигнал (2) положительный, то повернуть рули в сторону приближения к направлению на цель.
4) Если сигнал (2) отрицательный, то повернуть рули в сторону удаления от направления на цель.
5) Если сигнал (2) нулевой (в пределах погрешности), то держать рули прямо.

Это - алгоритм "упреждающего" перехвата. Где здесь непосредственная подача сигнала ошибки на вход? По-моему, всё отнюдь не так просто. Теперь вопрос качества: Если цель не маневрирует, т.е. летит прямолинейно и равномерно, то перехват происходит в максимально короткое время. А с точки зрения того, что мы не знаем, как цель будет маневрировать (т.е. она может как угодно менять ускорение в пределах разумного, но не может мгновенно изменить скорость) данный алгоритм всё ещё выглядит наилучшим.

Системы управления - это... Виды систем управления. Пример системы управления.

Управление персоналом – это один из самых сложных элементов регулирования в организации. Ведь сотрудники имеют свой потенциал, свои интересы, эмоции, умение самостоятельно принимать решения или критиковать приказы руководства. Поэтому невозможно предугадать реакцию на применение управленческих решений.

Чтобы существование организации было длительным и поставленные перед ней цели достилались, необходимо создать правильную систему управления.

Система – это упорядоченность всех составляющих и объединение их в единое целое для достижения общей цели. Другими словами, это упорядоченность и подчиненность главной задаче.

Управление включает в себя функции: планирование, мотивацию, организацию и контроль. С их помощью и достигается выполнение поставленных задач.

Системы управления – это упорядоченные процессы планирования, организации, мотивации, контроля. Они направлены на выполнение задач производства и достижение главной цели существования организации.

Составляющие системы управления

Система управления организацией включает в себя все происходящие процессы, а также все службы, подсистемы, коммуникации предприятия. Коллектив на предприятии можно разделить на две группы. Первая - управляемая, вторая - управляющая.

Рассмотрим их. В управляемую группу входят элементы, которые задействованы в процессе создания материальных и духовных благ или оказания услуг. Это подчиненные. Управляющая группа осуществляет все функции, необходимые для выполнения поставленных перед организацией задач, для этого она должна обладать необходимыми ресурсами: материальными, трудовыми, финансовыми. Она координирует работу всех сотрудников и владеет всеми техническими средствами, например, такими, как связь, техника, также отвечает за работу производства и процесс дальнейшего совершенствования организации. Это руководители.

В зависимости от структуры организации и количества подчиненных, руководителей может быть несколько, при этом они все подчиняются одному главному менеджеру.

Выделяют такие этапы управляющей подсистемы:

  • планирование – показывает, какого результата можно достичь;
  • регулирование – поддержание оптимального установленного режима работы;
  • маркетинг;
  • учет;
  • контроль.

Системы управления – это системы, объединяющие в себе все указанные составляющие для достижения высшей цели организации.

Субъект и объект

Любая концепция имеет свой субъект и объект. Рассмотрим, какие они у системы управления персоналом.

К объектам относятся:

  • работники;
  • служащие;
  • группы сотрудников;
  • трудовой коллектив.

Субъект системы управления представлен различными структурами управленческого персонала.

Виды руководства

Координирование работы в организации может происходить в четырех формах:

  • Линейной, когда каждый нижестоящий руководитель подчинен вышестоящему. Их действия согласованы и направлены на выполнение конкретных целей. Чаще используется для низших уровней организации.
  • Функциональной. Существует несколько групп органов руководства, при этом каждый отвечает за какой-то конкретный вид деятельности. Например, один – за планирование, другой – за техническую базу. Однако бывают сложности, когда к работникам «спускается» несколько разных задач и требуется их быстрое выполнение. Идеальный вариант существования такой системы - в комплексе с линейной.
  • Линейно-штабной. При линейных руководителях создаются штабы. При этом никаких решений они не принимают, а только советуют, направляют сотрудников. Они созданы для уменьшения и распределения обязанностей линейного руководителя.
  • Матричной. Управление происходит и по горизонтали, и по вертикали. Такие структуры применяются для управления на стройках, где каждый комплекс разбит на узлы, которые имеют своего руководителя.

Пример структуры координирования на предприятии

Рассмотрим пример системы управления цехом на производстве.

Цех – одно из главных звеньев, отвечающих за функционирование всего производства. Для достижения целей организации необходимо создать правильную систему управления.

В цеху директор назначает начальника и его заместителей, которые должны организовать выполнение полученных от высшего руководителя заданий. При этом руководитель цеха должен сам контролировать отношение персонала к производственным ресурсам. Возможен вариант, когда эта функция поручается специально назначенному работнику. Так, например, контролируются расход сырья, соблюдение правил безопасности и санитарного содержания цеха.

Структура координирования включает в себя наличие бригадиров, которые получают задания от мастера и распределяют его между рабочими. Также они организовывают их выполнение, осуществляют профессиональную помощь, при необходимости помогают мастеру осуществлять контроль.

Управление современным предприятием

В нынешних условиях координирование работы персонала требует особого мастерства от руководителя. К этому приводят нестабильная экономическая ситуация, конкуренция. Поэтому, создавая современные системы управления, менеджер должен знать принципы их построения.

Чтобы предприятие функционировало и развивалось, выпускаемая им продукция должна быть конкурентноспособной. Это во многом зависит от того, какая будет выбрана стратегия управления. Для предприятия она должна быть уникальной – это основной признак успешного существования.

Чтобы компания существовала долго и приносила прибыль, продукция должна выдерживать конкуренцию. Для повышения качества надо:

  • Иметь необходимые ресурсы: сырье, материал, комплектующие.
  • Совершенствовать производственные линии: обновлять оборудование, добиваясь повышения качества выпускаемой продукции.
  • Периодически повышать квалификацию персонала.
  • Реализовать выпускаемую продукцию.

Первое, с чего должен начать профессиональный менеджер, – это провести развитие систем управления, сделать анализ предприятия, рассмотреть, каких элементов не хватает для достижения цели, и выяснить, как их достичь. Разрабатывая стратегию развития надо учитывать:

  • долговременные цели развития предприятия;
  • ресурсы;
  • технологии;
  • систему управления.

То есть для достижения своих целей предприятию надо обладать всеми необходимыми ресурсами, качественными технологиями, которые будут эти ресурсы обрабатывать, и грамотно построенной системой управления.

При этом стратегия должна быть не монолитной, а уметь видоизменяться в зависимости от внешних и внутренних факторов. И задание системы управления – это контроль и своевременное внесение поправок в стратегические цели организации.

Таким образом, эффективное руководство современным предприятием должно быть мобильным и зависеть от окружающих факторов.

Виды систем управления

Системы менеджмента - это такие области управленческой деятельности, которые связаны с решением конкретных задач, направлены на успешное функционирование предприятия.

Выделяют две основные категории:

  • общая - управление компанией в целом;
  • функциональная – руководство определенными звеньями компании.

Система управления – это комплексное сотрудничество общего и функционального видов для достижения поставленных целей.

Существует несколько форм систем управления, рассмотрим некоторые из них:

  • стратегическое планирование;
  • управление: менеджерами компании, служащими, внутренней и внешней коммуникацией, производством;
  • консультирование.

При таких видах руководства перед предприятием сначала ставятся стратегические цели, для достижения которых надо уметь координировать работу менеджеров. Это позволяет добиться усовершенствования структуры управления. Координация работы служащих позволяет направить их деятельность в правильное русло. При этом существует взаимодействие компании с внешней средой: поставщиками, клиентами, работниками.

Виды систем управления также определяются объектами управления и различаются по содержанию. Например, по содержанию можно выделить такие:

  • нормативный;
  • стратегический;
  • оперативный.

Каждым из этих видов управления решаются только ему свойственные задания.

Системе координирования надо совмещать все положительные моменты, с которыми будет легче развиваться организации. Тогда поставленная стратегическая цель будет достигнута.

Проектирование систем управления происходит с учетом демократического централизма, гармоничного сочетания единоначалия и коллегиальности, ответственности, творческого потенциала сотрудников.

Принципы построения руководства

Создание систем управления должно опираться на такие основные принципы:

  • оптимальное разделение структуры организации на отдельные элементы;
  • иерархичное строение с правильным распределением полномочий;
  • органичная взаимосвязь всех уровней организации;
  • расположение целей в порядке важности;
  • согласованность звеньев структуры при выполнении поставленных задач;
  • оперативность принятия управленческих решений, если возникает такая необходимость;
  • все этапы жизненных циклов продукции, иерархичность структуры, различные мероприятия по управлению должны существовать в комплексе;
  • систематичность - все работы по управлению выполняются постоянно и действуют длительный срок;
  • нужно перенимать опыт успешных производств зарубежных компаний;
  • следует использовать в системе управления зарекомендовавшие себя научные методы;
  • автономность подсистем;
  • экономические функции – при проектировании закладывать снижение затрат на управление;
  • перспективность развития;
  • обсуждение управленческих решений и выбор лучшего;
  • устойчивость и способность выживать в условиях конкурентности;
  • создать комфортные условия труда, чтобы сотрудники могли полностью выкладываться на работе;
  • правильно распределять трудовые затраты на выполнение конкретных задач производства;
  • приспособляемость системы организации к внешним и внутренним изменениям;
  • замкнутость управленческого процесса.

Выполнение принятого решения должно пройти все стадии: планирование, организация, координация, контроль.

Важно: управленческое решение должно быть внятным и доходчивым, необходимо проконтролировать, что служащий понял его правильно. Это избавит работника от лишних движений и направит весь его потенциал на выполнение конкретной задачи.

Рассмотрим системы и технологии управления.

Технологии руководства персоналом

Технология управления – это инструмент, с помощью которого происходит руководство персоналом. К ним относятся средства, цели, способы, с помощью которых происходит воздействие на сотрудников с цель направления их к выполнению необходимых заданий.

Системы и технологии управления персоналом занимаются:

  • организацией набора персонала;
  • оценкой квалификации сотрудников;
  • их обучением;
  • продвижением по карьерной лестнице;
  • управлением и разрешением конфликтных ситуаций;
  • социальным развитием персонала;
  • управлением безопасностью персонала.

Использование этих принципов зависит также и от формы собственности предприятия, стиля деятельности.

Разработка систем управления проводится с учетом профессионализма и компетентности специалистов, которые работают в сфере кадрового менеджмента.

Функции менеджера

Чтобы внедрение систем управления прошло легко и было принято сотрудниками, управляющий должен выполнять такие основные функции:

  • Планирование.

Менеджер непрерывно планирует решения, которые необходимы для достижения главной цели предприятия. При изменении цели решения тоже должны своевременно меняться. Планирование направляет развитие организации в нужном направлении и прогнозирует задачи, которые необходимо выполнить сотрудникам.

Для лучшего достижения поставленных перед компанией целей, планов, работа коллектива происходит организованно, при этом она правильно распределена по вертикали и горизонтали. Каждый занимается решением конкретно своих задач, сотрудничая с остальными работниками.

Для стимулирования рабочих к лучшему выполнению своих обязанностей менеджеры используют мотивацию. Она может быть двух видов: внешняя и внутренняя (психологическая).

Внешняя – включает в себя получение материальных благ: премий, бонусов, а психологическая – моральное поощрение, улучшение рабочего места, отношений в коллективе.

Чтобы выполнение задач происходило качественно, непосредственный руководитель должен осуществлять наблюдение.

Контроль включает в себя:

    • отслеживание запланированного;
    • проверка промежуточных результатов;
    • сравнение полученных результатов с запланированными;
    • корректировка обнаруженных несовпадений и отклонений от прогнозируемых.

Действие этих четырех функций должно осуществляться в комплексе.

Заключение

Таким образом, системы управления – это упорядоченность основных принципов построения, функционирования и контроля развития организации. Делается это с целью выполнения поставленных перед компанией задач. Проектирование и внедрение систем управления имеют большое значение в успешном развитии предприятия. Без правильно построенного руководства существование и развитие предприятия будет невозможным.

Основные элементы системы управления [BS Docs 5]

Управлять - значит приводить объект управления в целевое состояние. Исходя из этого определения, можно выделить основные элементы системы управления организацией. Организация управляет целым рядом объектов управления (подробнее о них будет сказано ниже). Целевое состояние объектов управления задает система целей и показателей, деятельность по приведению объектов управления в нужное состояние описывается с помощью модели бизнес-процессов, исполнители этой деятельности определяются организационной структурой (Рис. 1).

Рисунок 1. Элементы системы управления

Необходимо помнить, что при проектировании системы управления должен быть провозглашен примат деятельности над организационной структурой. Иными словами, в ходе проектирования дается ответ не на вопросы "что делает то или иное подразделение", а "что должно делаться для достижения той или иной цели и кем".

Исходя из состава элементов системы управления и их логической взаимосвязи, последовательность проектирования системы управления "с нуля" выглядит следующим образом:

  1. Формулирование наивысшей цели организации

  2. Разработка стратегии ее достижения

  3. Формирование верхнего уровня системы целей и показателей

  4. Определение объектов управления

  5. Разработка модели бизнес-процессов, формирование нижнего уровня системы целей и показателей

  6. Проектирование организационной структуры

  7. Формирование регламентирующей и методической документации

  8. Автоматизация системы управления (при необходимости)

При совершенствовании существующей системы управления речь может идти не о перепроектировании с "нуля", а о последовательной корректировке элементов системы управления в соответствии с указанной последовательностью шагов.

Пункты 1, 2 и 3 были рассмотрены в предыдущей главе. В качестве примера рассмотрим набор типовых объектов управления организации и подход к выделению бизнес-процессов верхнего уровня.

Любая организация должна  управлять следующими основными объектами (Рис. 2):

  1. Собственник

  2. Потребитель

  3. Продукт

  4. Техпроцесс (производственный процесс, процесс оказания услуги)

  5. Поставщик

  6. Производственно-технологическое оборудование (ПТО)

  7. Объекты инженерно-технической инфраструктуры (ОИТИ)

  8. Рабочая сила (персонал)

  9. Капитал

Рисунок 2. Элементы системы управления

Следует отметить, что на ранних фазах развития организации управление некоторыми объектами имеет низкое значение (например, собственником, если он является первым лицом компании, т.е. находится внутри системы управления), такие объекты могут не рассматриваться для упрощения проектирования системы управления, но это не значит, что они в принципе отсутствуют.

Задачей системы управления является перевод объектов управления из начального естественного состояния в конечное, необходимое для получения заданных результатов деятельности и достижения целей организации. Объекты управления и их начальные и конечные состояния приведены в Таблице 1.

Объект управления Начальное состояние Конечное состояние
1.   Собственник Неудовлетворенный Удовлетворенный
2.   Потребитель Потенциальный Удовлетворенный
3.   Продукт Отсутствует Удовлетворяющий потребности потребителя
4.   Техпроцесс (производственный процесс, процесс оказания услуги) Отсутствует Соответствует технологии
5.   Поставщик Потенциальный Удовлетворивший нас
6.   Производственно-технологическое оборудование Работоспособное Работоспособное (в цикле)
7.   Объекты инженерно-технической инфраструктуры Работоспособное Работоспособное (в цикле)
8.   Рабочая сила (персонал) Работоспособное Работоспособное (в цикле)
9.  Капитал (в процессе деятельности меняет свою форму) Достаточный для осуществления деятельности Достаточный для осуществления деятельности

Таблица 1. Объекты управления и их начальные и конечные состояния

При этом система управления организации, в свою очередь, также является объектом управления, но более высокого уровня. Организация должна определять цели, проектировать бизнес-процессы и организационную структуру на регулярной основе, переводя систему управления из состояния "неэффективная" в состояние "эффективная".

В качестве инструмента для описания деятельности по управлению используется процессный подход.

Процессный подход - подход к анализу и синтезу деятельности организации, основанный на выделении составляющих деятельность бизнес-процессов.

В соответствии с выделенными объектами управления выделяются бизнес-процессы верхнего уровня (Таблица 2).

Объект управления Бизнес-процесс
1.   Система управления организации Выработка согласованных условий деятельности
2.   Собственник Привлечение и обслуживание уставного капитала
3.   Потребитель Продвижение и продажи
4.   Продукт Разработка новых и совершенствование существующих продуктов (услуг)
5.   Техпроцесс (производственный процесс, процесс оказания услуги) Производство
6.   Поставщик Воспроизводство ресурсов
7.   Производственно-технологическое оборудование Воспроизводство ПТО
8.   Объекты инженерно-технической инфраструктуры Воспроизводство ОИТИ
9.   Рабочая сила (персонал) Воспроизводство рабочей силы
10.  Капитал Финансирование деятельности и расчеты

Таблица 2. Объекты управления и бизнес-процессы верхнего уровня

 

Применяемые в управлении техники и методики, такие как система менеджмента качества, бюджетирование, CRM и прочие, являются способами организации бизнес-процессов. Поэтому рекомендуется сразу встраивать необходимые техники и методики в модель бизнес-процессов.

Для пользователей систем Business Studio и BIZDIAGNOSTICS Группа компаний "Современные технологии управления" разработала следующие типовые структуры бизнес-процессов:

Производство Типовая структура бизнес-процессов производственного предприятия, выпускающего продукцию крупными или мелкими партиями по определенной технологии Скачать архив
Оказание услуг Типовая структура бизнес-процессов компании, предоставляющей потребителям один или несколько видов услуг (например: медицинская компания, транспортная компания, компания, предоставляющая услуги связи и т.д.) Скачать архив
Проектная деятельность Типовая структура бизнес-процессов компании, ведущей проектную деятельность по производству продуктов или оказанию услуг Скачать архив
Банк Типовая структура бизнес-процессов универсального банка Скачать архив
Управляющая компания Типовая структура бизнес-процессов корпоративного центра или управляющей компании, осуществляющей управление (создание, развитие, продажа) несколькими бизнес-направлениями Скачать архив


Разработанные структуры бизнес-процессов могут быть взяты за основу при разработке модели бизнес-процессов компании. Структуры бизнес-процессов можно загрузить в любую базу данных Business Studio из файлов XML.

Разработанные элементы системы управления необходимо зафиксировать в регламентирующей документации для обеспечения необходимого уровня формализации. Полученные документы используются как рабочая документация сотрудников и для проведения аудитов СМК.

Выделяются три основных вида регламентирующей документации (Рис. 3):

  1. Регламенты бизнес-процессов (в т.ч. регламенты процедур, используемые в Business Studio)

  2. Положения о подразделениях

  3. Должностные инструкции

Дополнительно к перечисленным видам документации могут применяться методики, формализующие алгоритмы  и правила выполнения отдельных работ. Они используются в тех случаях, когда заранее известно, что при выполнении определенного вида работы должны использоваться только одни и те же правила. Методики позволяют сделать наиболее критичные и важные работы человеконезависимыми - при смене сотрудника работа будет выполняться одинаково.

Рисунок 3. Структура регламентирующей документации

Business Studio позволяет осуществлять выполнение следующих этапов по проектированию системы управления:

  • Формирование верхнего уровня системы целей и показателей;

  • Разработка модели бизнес-процессов, формирование нижнего уровня системы целей и показателей;

  • Проектирование организационной структуры;

  • Формирование регламентирующей документации.

Также Business Studio может быть использована в проекте автоматизации системы управления - в части разработки технического задания на автоматизацию и формирования инструкций пользователям.

Порядок использования Business Studio для выполнения работ по проектированию системы управления организацией изложен в следующих разделах.

Анализ эффективности системы управления персоналом на примере предприятий НГК


Please use this identifier to cite or link to this item: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/52364

Title: Анализ эффективности системы управления персоналом на примере предприятий НГК
Authors: Мельников, Александр Викторович
metadata.dc.contributor.advisor: Пожарницкая, Ольга Вячеславовна
Keywords: исследование; система управления; персонал; анализ; мотивация; study; management system; staff; analysis; motivation
Issue Date: 2019
Citation: Мельников А. В. Анализ эффективности системы управления персоналом на примере предприятий НГК : магистерская диссертация / А. В. Мельников ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Школа инженерного предпринимательства (ШИП), Школа инженерного предпринимательства (ШИП) ; науч. рук. О. В. Пожарницкая. — Томск, 2019.
Abstract: Исследование направлено на совершенствование системы управления персоналом в АО "Транснефть – Центральная Сибирь", позволяющая повысить эффективность использования человеческих ресурсов. Предлагаемые мероприятия разработаны с учетом оценивания основных элементов системы управления персоналом.
The study is aimed at improving the personnel management system at Transneft Central Siberia, JSC, which makes it possible to increase the efficiency of the use of human resources. The proposed activities are developed taking into account the assessment of the main elements of the personnel management system.
URI: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/52364
Appears in Collections:Магистерские диссертации

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Интеллектуальные системы управления типа SIAM как новые механизмы повышения конкурентоспособности отечественных предприятий

По данным доклада группы экспертов Комитета ООН по всемирной продовольственной безопасности, в мире ежегодно выбрасывают 30% продуктов [1]. В развивающихся странах эту проблему вызывает не богатство, а нищета. Нехватка инвестиций в агротехнические способы обработки, транспортировку и хранение приводит к потере доходов мелких фермеров и более высоким ценам для бедных потребителей — возникает ситуация «расточительства от бедности». Исследования ВЦИОМа подтверждают эту ситуацию в Российской Федерации [2]: 44% респондентов выбрасывают продукты, потому что не успевают их съесть прежде, чем они испортятся. Так, по сведениям Департамента продовольственных ресурсов Москвы и организации «Гринпис», в кризисном 2008?м столичные жители выбросили за год почти 3 млн т еды, или четверть того, что купили.

Такие потери происходят на фоне снижения реальных доходов граждан РФ.?Доля бедных россиян, которые стали экономить на товарах и услугах, в марте 2016 года выросла до 89%. Доля продуктов питания в объеме розничной торговли в феврале впервые с 2008 года превысила 50% [3].

Эти данные статистических исследований отражают нетривиальный факт — бедные голодающие люди расточительно выбрасывают продукты, не берегут еду. Рост потерь пищевых продуктов приводит к дальнейшему обнищанию населения.

Возникает соблазн провести параллели потерь пищевых продуктов с расходом топливно-энергетических ресурсов. Схожесть поведения есть: хотя мы говорим о других ресурсах, но об одних и тех же людях, об одинаковых подходах к распределению. Аналогия подтверждается статистическими исследованиями. Для большинства наших сограждан (64%) расходы на электричество являются существенной статьей семейного бюджета, при этом подавляющее большинство опрошенных россиян (88%) затруднились назвать хотя бы примерную стоимость 1 кВт·ч. Также более двух третей респондентов (69%) не представляют, из чего складывается стоимость тарифа на электричество [4].

Описанная ситуация с распределением ресурсов и недостаточной заботой об их эффективном использовании среди наиболее нуждающихся категорий важна для понимания тенденций на отдельных промышленных предприятиях РФ.

В условиях непрерывного роста тарифов на энергоносители и экономического спада часть промышленных предприятий теряет рентабельность и сокращает инвестиции в повышение энергоэффективности своего производства, что приводит к дальнейшему падению рентабельности. Возникает угроза для предприятия.

Автору запомнилась фраза коллеги, сказанная об отношении к вопросам модернизации инженерных систем в Республике Беларусь: «Белорусы активно инвестируют в модернизацию инженерных систем, потому что сейчас тяжелые времена и надо экономить». И действительно, энергоемкость белорусской экономики снизилась с 0,78 кг нефтяного эквивалента (н.?э.) на $1 ВВП по паритету покупательной способности (ППС) в 1991?м до 0,32 кг н.?э./$1 ВВП в 2008?м. Для сравнения: в 2005 году в РФ энергоемкость составляла 0,42 кг н.?э./$1 ВВП [5, 6].

Сопоставление энергоэффективности экономики РФ и РБ наглядно показывает, что эффективность экономики определяется, прежде всего, стратегией ее развития, а не внешней средой, ведь изначально у стран были схожие климатические условия, общая структура экономики, схожий уровень человеческого потенциала и т.?д.

По мере развития современной промышленности непрерывно возрастает роль систем управления как ключевого фактора конкурентоспособности. Речь идет не только о таких актуальных трендах, как «Интернет вещей» и «Индустрия 4.0», но и о современных подходах к контролю качества продукции, ее разработке, и даже развитию высокоточного оружия [7].

От автоматических систем управления происходит переход к интеллектуальным системам управления. Среди ключевых отличий ИСУ и АСУ: самообучение, интеллектуальные обратные связи, применение не одного, а множества алгоритмов управления из библиотеки алгоритмов. При этом иерархические структуры ИСУ и АСУ похожи, в любом случае все системы базируются на подсистемах сбора и передачи данных.

Далее речь пойдет об ИСУ промышленного назначения, поскольку уже более 25 лет Группа компаний Остек решает задачи оснащения и обслуживания промышленных предприятий, внедрения новых технологий. Применительно к задачам производства это развитие автоматических систем технического учета энергоресурсов (АСТУЭ), автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого/технического учета энергоресурсов (АИИС КУЭ), автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), информационных систем управления производственными активами (ЕАМ).

В силу опережающего развития информационных технологий относительно скоростей внедрения систем АСУ на предприятиях многие развернутые системы АСТУЭ оказались внедрены с определенными недостатками:

  • узкая специализация под задачи отдела главного энергетика;
  • внедрение систем, носящих локальный характер, без взаимосвязи с другими АСУ;
  • привязка рабочего места пользователя системы к определенному ПК;
  • чрезмерное количество информации, выдаваемое пользователю без анализа;
  • отсутствие возможности масштабирования, модульности;
  • отсутствие прогнозирования и разработки рекомендаций в автоматическом режиме.

Перечисленные факторы иногда приводили к дискредитации идеи АСТУЭ и тормозили дальнейшее развитие в ИСУ.?Следует также отметить, что внедрение АСТУЭ в классическом варианте на передовых высокотехнологичных производствах с высокой стоимостью продукции при малой доле энергоемкости показало весьма скромные результаты.

Для борьбы с указанными недостатками специалисты ООО «Остек-СМТ» предлагают создавать ИСУ, максимально раскрывающие потенциал аппаратного оснащения систем учета, — «умные счетчики» (smart metering). Современные аппаратные средства уже оснащены микроконтроллерами с возможностью интеллектуальных обратных связей и аналитики. Такой «умный» аппаратный комплекс позволяет реализовать в программном обеспечении верхнего уровня (ИСУ) ряд функций систем управления производством и активами (MES и EAM).

В качестве примера подобной системы можно назвать собственную разработку «Остек-СМТ» — программно-аналитический комплекс (ПАК) СИНТИЗ (рис. 1).

Рис. 1. Экран ИСУ типа SIAM на примере ПАК СИНТИЗ

На примере ПАК СИНТИЗ можно говорить о зарождении нового класса «умных» автоматизированных систем — SIAM-систем (Smart Industrial Asset Management — интеллектуальное («умное») управление производственными активами). Кроме привычного технического учета энергоресурсов, статистического анализа (АСТУЭ) и мониторинга (SCADA) они осуществляют разработку рекомендаций (часть функций ИСУ типа MES и ЕАМ), прогнозирование, выявление многофакторных тенденций; частично в них применяются методы бережливого производства (LEAN-производство).

Рис. 2. Один из многочисленных тестовых прогонов ПАК СИНТИЗ

Особенности данной категории систем:

  • Мощный аналитический пакет, позволяющий в автоматическом режиме выявлять и прогнозировать важные события и изменения, тем самым сокращая срок устранения проблемы или предупреждая ее возникновение.
  • Встроенная экспертная система поддержки принятия управленческих решений.
  • Разработка рекомендаций на основе анализа огромного массива данных.
  • Комплексный анализ работы технологического оборудования, инженерных систем и их взаимодействия между собой.
  • Интеграция всего парка оборудования без «теневых зон», включая и ультрасовременные системы, и раритетные экземпляры оборудования.
  • Формирование коммуникационной сети предприятия, позволяющей увязать между собой оборудование и персонал.
  • Интеграция с автоматизированными и информационными системами предприятия.
  • Формирование статистических и аналитических отчетов.

У Остека есть исследовательские лаборатории, производственные цеха, склады и другие активы, разнесенные территориально, поэтому разработка и тестирование ПАК СИНТИЗ возможны в полном объеме на собственных площадях и задачах (рис. 2).

Комбинация источников данных позволила в дополнение к требуемому функционалу АСТУЭ добавить полезные функциональные возможности для целого ряда подразделений предприятия (рис. 3), а именно:

Хранение информации о парке оборудования: централизованное хранение расширенной информации об оборудовании начиная с даты изготовления и серийного номера и заканчивая руководством по эксплуатации и датой последнего ремонта с указанием подрядчика, его осуществлявшего. Пользователи: производство, служба главного энергетика, служба главного механика.

Планирование технического обслуживания и ремонтов (ТОиР): динамическое интеллектуальное планирование ТОиР на основе
автоматического учета наработки станков и динамики их технического состояния. Например, если система обнаружит участившиеся аварии станка, то выдаст рекомендацию провести внеплановую диагностику. Пользователи: производство, служба главного механика.

Анализ энергопотребления: СИНТИЗ позволяет осуществлять комплексный учет и анализ расходования энергоресурсов, в том числе электроэнергии, воды, сжатого воздуха и специализированных ресурсов, например технологических газов. Пользователи: служба главного энергетика, отдел подготовки и нормирования производства.

Мониторинг эффективности ОЕЕ: анализ того, насколько используется ресурс оборудования. Это может быть учет доли времени работы к времени простоев или полный анализ с выводом коэффициента общей эффективности оборудования OEE. Пользователи: руководство предприятия, руководители производств.

Анализ аварийных ситуаций: СИНТИЗ фиксирует все аварийные ситуации и сортирует их по степени важности. Позволяет проанализировать, что происходило до аварии, в момент аварии и непосредственно после нее. Предоставляет пользователю основную информацию, необходимую для анализа причин внештатной ситуации, тем самым снижая вероятность повторения. Пользователи: производство, служба главного энергетика, служба главного механика.

Мониторинг состояния производства: наглядная визуализация в виде планировок цехов, мнемосхем, диаграмм и светофоров позволяет в удобной форме без избыточной информации видеть все важные события и показатели. Более того, система может оповестить через мобильный телефон о важном событии, например о потере давления в магистрали сжатого воздуха. Пользователи: производство, служба главного энергетика, служба главного механика.

Анализ причин простоев: аналитические возможности системы позволяют анализировать причины простоев. И это не простой анализ того, сколько времени станок простаивал и почему, а многофакторный анализ. Например, система может выявить зависимость причин простоев от времени суток, что поможет правильно настроить бизнес-процессы. Пользователи: руководство предприятия, руководители производств.

Составление отчетов: система позволяет формировать отчеты на основе практически любой информации, которая в ней хранится. Отчеты могут быть сформированы в виде табличных данных, графических представлений или их комбинации. Для удобства пользователей можно составить расписание отправки отчетов на электронную почту. Для всех подразделений.

Рис. 3. Экран анализа причин простоев станка, динамики простоев и показателей эффективности ОЕЕ

ПАК СИНТИЗ выполняет функции автоматизированной системы технического учета энергоресурсов. При этом в одну систему интегрируются данные замеров по всем основным видам ресурсов: электроэнергии, сжатому воздуху, воде, теплу и газу. Сведения учета представлены как в виде физических величин, так и в денежном выражении с учетом структуры тарифов, действующей на предприятии.

Логика функционала предполагает не привычный анализ «средней температуры по больнице», а детализацию до каждого потребителя (станка, установки) с частотой обновления данных не реже 1 с (рис. 4).

Рис. 4. Мониторинг параметров работы оборудования в режиме реального времени

Это предоставляет пользователям следующие выгоды:

  • оперативное выявление отклонений энергопотребления с детализацией до отдельного потребителя;
  • анализ структуры энергозатрат;
  • получение качественной исходной информации для планирования энергозатрат;
  • учет всех основных энергоресурсов в одной системе;
  • формирование детальных отчетов.

Кроме того, ПАК СИНТИЗ позволяет реализовать управление сценариями энергопотребления.

Что это такое и зачем это нужно? Рассмотрим на реальном примере.

Пример

В автоматизированной линии стоит электрическая печь мощностью несколько сотен киловатт. В течение рабочего дня печь не выключается, но периодически возникают простои и заготовки в печь не подаются в течение 5–6 ч и более. Часто известно, что до конца дня заготовок на линии уже не будет. Для справки: время выхода печи на режим — 1 ч. С учетом пиковых нагрузок при выводе на режим и других факторов максимально обоснованный простой составляет 2,5–3 ч.

 

Решение на базе СИНТИЗ

Рис. 5. Типовые сценарии внедрения и выгоды ИСУ типа SIAM

В системе настраивается допустимое время холостой работы (простоя) энергоемкого оборудования, например печей, компрессоров и т.?д. Путем сбора данных с оборудования отслеживается факт простоя. При превышении допустимого времени простоя в автоматическом режиме выдается оповещение, в том числе на мобильные устройства. Это позволяет оперативно вмешаться и принять решение либо о выключении оборудования, либо об ускорении подачи заготовок на линию.

Типовые сценарии и выгоды внедрения приведены на рис. 5.

Как видно на рис. 5, польза от внедрения ИСУ типа SIAM достигается и в случаях уникального, дорогостоящего оборудования, например на участках промышленной рентгеновской томографии (рис. 6). В данном случае ПАК СИНТИЗ обеспечивает контроль качества электропитания томографических установок, дает объективную картину эффективности использования дорогостоящего оборудования (показатель ОЕЕ).

Поскольку внедрение ИСУ ПАК СИНТИЗ происходит по различным сценариям, то и выгоды распределяются по совокупности нескольких факторов.

Общая картина по результатам внедрения ПАК СИНТИЗ на отечественных предприятиях приведена на рис. 7.

При этом стоимость внедрения системы обычно сопоставима с созданием систем типа АСТУЭ/АИИСКУЭ и составляет не более 1% от стоимости основного оборудования. Типовые сроки внедрения — от 6 до 18 мес., типовые сроки окупаемости после внедрения — от 3 до 12 мес. Данные показатели убедительно свидетельствуют о росте эффективности работы и конкурентоспособности производств, оснащенных современными системами управления типа SIAM.

Рис. 6. Центр промышленной томографии Остек-СМТ, оснащенный ПАК СИНТИЗ

Переход систем типа АСУ в ИСУ неизбежен и повлечет за собой приход на рынок промышленных программно-аппаратных средств таких инструментов и технологий обработки данных, как Blockchain. Упрощенно говоря, Blockchain — распределенная база данных, составные части которой размещаются в различных узлах компьютерной сети или промышленных устройствах, микроконтроллерах. На технологии Blockchain основаны криптовалюты, в частности биткойн и лайткойн. Поэтому сейчас эта технология будоражит умы, по большей части финансистов [8, 9]. В дальнейшем Blockchain будет представлять распределенное хранилище данных и вычислительных мощностей на тысячах разбросанных по территории промышленных холдингов «умных» счетчиков, агрегатов и исполнительных механизмов. Ситуация, таящая огромные возможности, риски и инструменты повышения конкурентоспособности.

Рис. 7. Экономические факторы окупаемости ПАК СИНТИЗ

Статья была опубликована в журнале «Технологии в Электронной Промышленности» №7’2016.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Система управления на примере ООО "Техстрой" (Курсовая работа)

Федеральное агенство по образованию

Нижегородский Государственный Университет им. Н.И. Лобачевского

Факультет Дистанционного Обучения (г. Бор)

Курсовая работа

На тему: “Система управления на примере ООО Техстрой ”

По дисциплине: Исследование системы управления

Выполнил: студент 4 курса

Очной формы обучения

Группы 1-13 МТ2/13

Воробьева И.С.

Проверил: преподаватель ННГУ

Багаева Марина Владимировна

г. Бор 2009

Введение

Трудно переоценить роль организаций в жизни общества, поскольку вся жизнь человека протекает в рамках различных организаций. Семья, школа, коллектив, в котором проходит работа или учёба, - это различные типы организаций. В настоящей работе основное внимание уделено деловым организациям, занимающимся хозяйственной и коммерческой деятельностью, предприятиям, фирмам, компаниями.

Отличительной чертой работы этих организаций в настоящее время состоит в том, что они действуют в постоянно меняющихся экономических условиях. И чтобы выжить и сохранить способность к развитию предприятия должны постоянно адаптироваться к окружающей их среде. Это обстоятельство накладывает определённые требования к системе управления организацией. Она должна отвечать современным рыночным условиям: быть гибкой, быть адекватной сложной технологии производства, учитывать серьёзную конкуренцию на рынке товаров (услуг), учитывать требования к уровню качества обслуживания, принимать во внимание неопределённости внешней среды и некоторые другие требования.

Развитие и совершенствование предприятия базируется на тщательном и глубоком анализе деятельности организации, что требует проведения исследования систем управления.

Система управления организацией является сложной системой, созданной для сбора, анализа и переработки информации с целью получения максимального конечного результата при определённых ограничениях.

В настоящей работе сделана попытка анализа различных систем управление организациями, рассмотрен алгоритм её построения. На основе теоретических знаний проведён анализ структуры управления ООО «Техстрой», сделаны предложения по улучшения структуры управления.

Задачи проводимого системного исследования

Основной целью данного системного исследования является изучение системы управления на примере конкретной фирмы. Проведение всестороннего анализа управленческой деятельности предприятия, рассмотрения его как единой системы, взаимодействующей с внешним окружением и как совокупности подсистем взаимосвязанных между собой.

Задачами данного исследования являются: рассмотрение структуры управления предприятия, всесторонний его анализ, определение всех основных элементов и подсистем, выявление сильных и слабых сторон данной системы управления, а характеристика основных проблем в деятельности организации, и поиск возможных путей их решения.

Основные характеристики исследования (объект, ресурсы, эффективность), характеристика источников получения информации

Объектом проводимого исследования является ООО «Техстрой» занимающееся производством медицинской металлической мебели, а так же мебели для отдыха, быта и общественных учреждений.

Основные ресурсами, которые были использованы, для проведения данного исследования являются:

А) Интернет сайт данной организации

Б) Непосредственное общение с работниками организации

В) Выставки и презентации своей продукции, проводимые фирмой

Г) Отзывы о данной фирмы от её партнёров

Д) Средства Массовой Информации

Характеристика методов применяемых при проведении исследования

При проведении данного исследования использовался статистический метод. Были изучены статистические данные деятельности фирмы, изменения численности работников, уровня производительности труда, количества заказов, величины прибыли компании за определённый промежуток времени. Это позволило определить основные тенденции деятельности фирмы и попытаться спрогнозировать результаты развития.

Так же был использован аналитический метод. Был проведён анализ деятельности ООО «Техстрой» во времени- стадии развития предприятия, проходимые им этапы становления от небольшой организации, до достаточно крупной, имеющей широкий круг потребителей по всей области.

Выбор объекта исследования (выбор системы)

В качестве объекта исследования системы управления рассмотрим организацию ООО «Техстрой»

История возникновения и развития

Рождение ООО «Техстрой» относится к 2003 году, однако активная и плодотворная работа предприятия началась только в 2005 году. До этого предприятие занималось разовыми заказами и услугами для населения.

К двум существующим до этого отечественным трубогибам был приобретён высокоточный трубогиб с ЧПУ австрийского производства, что позволило на современном уровне изготавливать практически любые конструкции из гнутых, свальцованных и скрученных труб, в том числе профильных. А с пуском линии полимерного покрытия открылась возможность изготавливать законченный продукт.

В процессе производства используется только профессиональное оборудование и инструмент ведущих мировых фирм таких как: BOSCH, Makita, F.I.A.C., JUTEC, KEMPPI, которое позволяет с уверенностью браться за заказ любой сложности, а наличие аргонодуговой сварки свидетельствует о неограниченных возможностях выбора материалов и комплектующих от алюминия, титана, нержавеющей стали, чугуна до всевозможных сплавов, не говоря уже о самом качестве сварного шва.

Используется собственное производство по изготовлению изделий из полиэтилена (заглушек, втулок, шайб).

Сегодняшняя оснащённость предприятия позволяет на 1000производить сложнейшие металлоконструкции из труб любого сечения. На предприятии применяют современные технологий в производстве металлокаркасов, что позволяет изготавливать изделия практически любой сложности, позволяет расширить границы применения труб от элементарных табуретов, столов, кресел - до специализированных донорских кресел и двухъярусных кроватей с возможностью трансформации в диван.

В активе предприятия есть опыт изготовления комплекса профессиональных тренажёров, выполненных на основе рекомендаций специалистов-тренеров и последних разработок ведущих фирм мира.

В настоящее время предприятие направлено на изготовление стильной мебели на основе металлокаркаса, что является неотъемлемой частью интерьера любого современного офиса, магазина, кафе, бара, гостиницы.

Характеристика системы целей (дерево целей)

Исследуя деятельность организации можно составить следующее дерево целей.


Максимизация прибыли

Уменьшение издержек

Усиление конкурентоспособности продукции


Выход на новые рынки


Создание безотходного производства


Увеличение качества

Открытие представительств (магазинов)


Решение транспортного вопроса


Основной целью деятельности данной фирмы является получение максимальной прибыли. Для того чтобы достичь поставленной цели необходимо улучшать деятельность фирмы в следующих направлениях: во-первых, необходимо добиться уменьшения затратности производства и максимального снижения различных издержек. Наиболее эффективным решением данной задачи, по моему мнению, является переход к технологии безотходного производства и применение энергосберегающих технологий. Отработанный материал можно направлять на вторичную переработку с целью создания побочной продукции – например металлических лопат, совков и тому подобное.

Ещё одним путём увеличения прибыльности предприятия может стать усиление конкурентоспособности выпускаемой продукции. Это позволит привлечь дополнительных потребителей к нашей продукции, а соответственно и увеличить получаемый доход. Наиболее эффективным средством увеличения конкурентоспособности продукции является улучшение его качества. Этого можно достичь, например, при помощи ужесточения входного контроля качества на поступающее в производство сырьё.

Увеличения прибыли можно также добиться путём расширения рынка сбыта или выхода на новые рынки. Возможно открытие своих фирменных магазинов в соседних городах, областях и регионов или договориться с владельцами уже существующих магазинов о размещении в них своей продукции. Однако в этом случае необходимо будет решать транспортный вопрос, поскольку в настоящее время все покупатели самостоятельно вывозят купленную продукцию с территории предприятия. В данной ситуации существуют два пути решения данной проблемы. Или закупить свой транспорт и развозить самостоятельно, взимая дополнительную плату за доставку или договориться с какой-нибудь компанией занимающейся данными перевозками.

10 лучших примеров систем управления с обратной связью [Практическое применение]

Конструкция замкнутых систем управления сравнительно сложна, чем разомкнутых. Такая система принимает обратную связь извне и соответственно выполняет требуемые действия. Вся конструкция требует датчика для ввода данных, своего рода контроллера, который выполняет действие, и обратной связи, получаемой с выхода. Ниже приведены 10 примеров систем управления с обратной связью.

Нагреватель термостата

Нагреватель термостата является примером системы управления с обратной связью. Термостат определяет температуру системы и поддерживает ее.

Нагреватель термостата
Ввод Температура
Завод Нагреватель
Контроллер Термостат
Выход Температура

Солнечная система Sunseeker

Солнечная система

Sunseeker - это автоматический трекер, который использует LDR для определения солнечного света.Микроконтроллер считывает напряжение LDR и сигнализирует подключенному двигателю, который поворачивает панель к солнцу.

Солнечная система Sunseeker
Ввод Солнечный свет
Завод Солнечная панель
Контроллер мкКл
Выход Изменение положения

Стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения стабилизирует напряжение питания в случае его колебаний.В современных стабилизаторах напряжения используются твердотельные электронные компоненты, которые измеряют колебания напряжения и снижают / повышают (понижают / повышают) напряжение до желаемого уровня.

Стабилизатор напряжения
Ввод Напряжение
Завод Стабилизатор
Контроллер Электронная схема
Выход Понижающее / повышающее напряжение

Ракетная установка

Ракетная установка определяет положение самолета с помощью радиолокационного слежения, а затем

Стабилизатор напряжения
Ввод Позиция
Завод Пусковая установка
Контроллер Компьютерная система
Выход Цель

Автоматический двигатель

Тахометр в автомобильном двигателе вырабатывает напряжение, пропорциональное скорости вращения вала.Напряжение вычитается из входного напряжения для вычисления напряжения ошибки, которое предоставляет информацию о текущей скорости и желаемой скорости. Затем напряжение ошибки используется для настройки дроссельной заслонки после усиления.

Автоматический двигатель
Ввод Желаемая скорость
Завод Авто Двигатель
Контроллер Круизная система
Выход Изменение скорости

Инвертор переменного тока

В инверторном кондиционере используется инвертор для управления скоростью компрессора.Датчики измеряют температуру окружающего воздуха, а затем регулируют компрессор до необходимого уровня.

Инвертор переменного тока
Ввод Температура
Завод AC
Контроллер Инвертор внутри ЧРП
Выход Изменение скорости

Автоматический тостер

Автоматический тостер измеряет температуру, влажность и степень сухости тостов и регулирует уровень нагрева тостов.

Автоматический тостер
Ввод Уровень влажности
Завод Тостер
Контроллер Схема нагрева
Выход Уровень нагрева

Система регулирования обводненности турбины на электростанции

На современных гидроэлектростанциях уровень воды, поступающей из форсунок и затвора, регулируется с помощью автоматических регуляторов.

Регулятор воды турбины
Ввод Расход воды
Завод ПЛОЩАДЬ
Контроллер Наборы губернатора
Выход Изменение расхода

Утюг для одежды

Автоматический утюг для одежды регулирует необходимую температуру для правильного глажения.

Утюг для одежды
Ввод Температура
Завод Утюг
Контроллер Нагревательные элементы
Выход Регулировка температуры

Человек, путешествующий по дороге

Само человеческое тело является прекрасным примером систем управления с обратной связью.Он оглядывается на пробки и соответственно меняет свое положение.

Человек, путешествующий по дороге
Ввод Информация об окрестностях
Завод Человек
Контроллер Мозг
Выход Регулировка положения

Что такое система открытого цикла? Примеры, преимущества, недостатки

В этом руководстве мы узнаем о важной концепции систем управления, известной как система открытого цикла.Мы изучим некоторые основы системы и системы управления, что такое система без обратной связи, каковы ее преимущества и недостатки, а также несколько примеров систем с открытым контуром.

Что такое система?

Система определяется как совокупность блоков (или компонентов, или объектов), соединенных вместе для выполнения процесса (или обслуживания или выполнения цели). Другое простое определение Системы - это группа компонентов (или элементов), которые соединены в последовательности для выполнения определенной функции (или задачи).

Система не означает только физическое лицо. Это также может быть абстракция, явление или понятие, что мы часто используем в математической и экономической областях. Но физическая система состоит из физических объектов, соединенных вместе для выполнения определенной функции.

Рассмотрим электродвигатель. Это физическая система с такими компонентами, как ротор, статор, клетка, проводка и т. Д. Она принимает электрическую энергию на входе и производит механическую энергию на выходе.

На основе этого примера мы можем переопределить концепцию системы как расположение компонентов внутри границы, которые работают вместе, принимая вход (или несколько входов) и обеспечивая выход.

Что такое система управления?

Система управления - это система, в которой выход регулируется путем изменения / регулировки входа. Другое определение системы управления - это комбинация подсистем и процессов, работающих вместе для получения желаемого результата и производительности с заданным входом.

Вы можете легко понять определение системы управления, рассмотрев пример. Система управления, о которой мы будем говорить, - это лифт.

Представьте, что вы вошли в лифт и нажали клавишу «4» (так как вы хотите перейти на 4 -й этаж ).Система управления лифтом принимает этот вход и соответственно управляет двигателем и дверями (выходами). Продолжительность работы двигателя зависит от нажатой клавиши ввода, то есть зависит от нажатой клавиши.

Есть еще два определения Control System, которые могут быть интересны. Система управления - это группа взаимосвязанных устройств, где каждое устройство имеет свои собственные входные и выходные величины и управляет следующей системой, подключая свой выход.

Система управления также может быть определена как группа устройств, которые используются для управления или регулирования функционирования другой системы.Например, для управления производственным оборудованием мы используем системы управления производством в тяжелой промышленности.

Существует несколько способов классификации систем управления. Вот некоторые из популярных классификаций систем управления:

  • Система с разомкнутым контуром и Система с замкнутым контуром - на основе сигнала обратной связи
  • Линейные и нелинейные системы - на основе их дифференциальных уравнений
  • Непрерывные и дискретные системы - на основе типа сигнала в их системе
  • Системы с изменяющимися во времени и инвариантными во времени системами - на основе их зависимости от времени

В этом плане нас интересуют системы управления на основе обратной связи i.е., системы открытого цикла и системы замкнутого цикла и, в частности, системы открытого цикла, которые являются основной темой этого руководства.

Иногда для достижения согласованности и стабильности системы и получения желаемого результата система управления может использовать обратную связь. Обратная связь - это не что иное, как часть выходного сигнала, возвращаемого на вход. Обратная связь - одно из важных и часто используемых понятий в системах управления.

Обратная связь, подключенная к входу системы, позволяет системе регулировать свои параметры для получения желаемого выходного отклика.

В зависимости от соединения обратной связи, т. Е. Используется ли обратная связь или нет, системы управления подразделяются на два типа. Это:

  • Система управления с разомкнутым контуром
  • Система управления с замкнутым контуром

Система управления с разомкнутым контуром

Система управления, к которой не подключена обратная связь, называется системой с разомкнутым контуром. Эти типы систем не зависят от его выхода, то есть в системах с разомкнутым контуром выход не используется в качестве управляющей переменной для системы и не влияет на вход.

Системы с разомкнутым контуром - это системы с односторонним прохождением сигналов. Поскольку эти системы не содержат обратной связи, то есть выход не возвращается на вход, они также известны как системы без обратной связи.

На следующем изображении показана простая блок-схема системы открытого цикла.

В системе с разомкнутым контуром выход можно регулировать / изменять путем изменения входа, но выход не влияет на вход. Выход системы разомкнутого контура может быть определен только входом ее текущего состояния.Если на выход влияет некоторый внешний шум / возмущение, система с разомкнутым контуром не может это исправить.

Кроме того, нет возможности исправить ошибки перехода в системах с разомкнутым контуром, поэтому вероятность возникновения ошибок выше.

Применения систем с разомкнутым контуром

Мы используем системы управления с разомкнутым контуром во многих сферах нашей повседневной жизни. Некоторые из популярных систем, которые разработаны на основе концепции систем управления с разомкнутым контуром, упомянуты ниже:

  • Стиральная машина
  • Электрическая лампочка
  • Ручная электрическая сушилка
  • Тостер для хлеба на основе времени
  • Автоматический водопроводный кран
  • Пульт дистанционного управления для телевизора
  • Электрическая сушилка для одежды
  • Шторы или жалюзи на окне
  • Шаговый двигатель или серводвигатель
  • Струйные принтеры
  • Система дверного замка
  • Система управления движением

Примеры системы открытого контура в реальном времени

Некоторые Примеры разомкнутой системы в реальном времени поясняются ниже.

Электрическая сушилка для одежды

Мы используем сушилку для одежды в зависимости от количества вещей, которые нужно высушить. Для выполнения этой операции мы устанавливаем в системе таймер, допустим, 20 минут. Поскольку это автоматическая система с открытым контуром, машина автоматически прекращает работу через 20 минут, независимо от того, какая одежда сухая или влажная.

Сушилка для одежды представляет собой систему с открытым контуром, поскольку она не учитывает состояние одежды до того, как она перестанет работать.Пользователь может отрегулировать продолжительность работы системы, установив элементы управления таймером в соответствии с его / ее требованиями. Соблюдайте приведенную ниже блок-схему системы управления без обратной связи, электрическую сушилку.

Здесь система электросушилки состоит из трех блоков, таймера, нагревательных элементов и одежды. В первую очередь, пользователь устанавливает время сушки белья в таймере. А таймер работает в сочетании с нагревательным элементом для нагрева и сушки одежды.

Поскольку нет отзывов об одежде, влажности, система перестает работать по истечении заданного времени и не учитывает состояние одежды.Даже если белье высохло, система выключится по прошествии отведенного времени.

Поскольку система не имеет обратной связи, это также известно как «система без обратной связи», в которой выход системы зависит только от входного сигнала, а управляющее воздействие входного сигнала на основе выхода не обеспечивается.

Выход системы управления без обратной связи не сравнивается с входом системы проверки ошибок на выходе. Выход сигнала без обратной связи «точно» зависит от его входа и не зависит от каких-либо других обстоятельств или параметров, внешних по отношению к системе.

На эти системы может повлиять большое отклонение в выходе, когда заданное значение системы смещается. Поскольку система разомкнутого контура ничего не знает о выходе, она не может исправлять ошибки сама. Это главный недостаток системы управления без обратной связи.

Другой недостаток состоит в том, что эти системы не могут справиться с внешними помехами и имеют очень плохую способность противодействовать принятию изменений внешних параметров системы.

Итак, мы сталкиваемся с дискуссией о том, что ошибки, возникающие в системах с открытым контуром, будут нарушать процесс сушки, и для поддержания стабильности эти системы требуют регулярного (постоянного) внимания пользователя.

Это означает, что пользователю необходимо часто проверять процесс и температуру одежды, а также контролировать машину, когда она отклоняется от требуемых условных условий.

Система управления трафиком

Большинство автоматизированных систем управления трафиком представляют собой системы управления разомкнутым контуром, основанные на времени, то есть каждому сигналу назначается определенный временной интервал, в течение которого он действует независимо от объема трафика.

Стиральная машина

Еще одним примером системы управления с открытым контуром, который мы используем в повседневной жизни, является стиральная машина.Операции замачивания, стирки, полоскания и сушки зависят от времени и не зависят от чистоты одежды или от того, сухая она или нет.

Электрическая лампочка

Все мы знаем, что когда электрический ток проходит через электрическую лампочку, она производит свет. Когда электроснабжение доступно, включив лампочку, мы можем заставить ее работать. И этот процесс не зависит ни от температуры колбы, ни от каких-либо других параметров.

Электрическая сушилка для рук

Сушилка для рук работает от источника питания, и когда мы держим руки перед ней, она автоматически сушит наши руки, обдувая горячим воздухом, независимо от того, насколько высушены наши руки.

Тостер для хлеба

Тостер для хлеба - еще один простой пример системы управления с открытым контуром, поскольку машина работает в соответствии с предварительно установленным периодом времени, независимо от того, завершено поджаривание хлеба или нет.

Преимущества системы управления с открытым контуром

Основные преимущества системы управления с открытым контуром перечислены ниже:

  • Системы управления с открытым контуром очень просты и легки в разработке.
  • Они значительно дешевле других типов систем управления.
  • Обслуживание разомкнутой системы управления очень просто.
  • Как правило, разомкнутые системы до некоторой степени стабильны.
  • Системы такого типа просты в конструкции и удобны в использовании.

Недостатки разомкнутой системы управления

Недостатки разомкнутой системы управления:

  • Полоса пропускания разомкнутой системы управления меньше.
  • Система без обратной связи не облегчает процесс автоматизации.
  • Системы с разомкнутым контуром неточны по своей природе, а также ненадежны.
  • Если на их выход влияют какие-то внешние помехи, нет способа исправить их автоматически, поскольку это системы без обратной связи.

Заключение

Это было краткое введение в концепцию систем управления и, в частности, в вариант системы с открытым контуром. Вы узнали, что такое система, что такое система управления, что такое система управления с открытым контуром, преимущества и недостатки систем с открытым контуром, а также некоторые распространенные примеры системы открытого цикла, с которыми мы сталкиваемся ежедневно.

Введение в системы управления - инженерные проекты


Привет, друзья, надеюсь, у вас все отлично. Сегодня я собираюсь начать эту новую серию руководств по системам управления. Я начну с самых основ и постепенно перейду к сложным концепциям. Я не только расскажу о теоретических системах управления, но и остановлюсь на их практическом применении. На протяжении всей этой серии руководств я буду использовать программное обеспечение MATLAB (при необходимости) для решения и построения различных функций систем управления.

Поскольку это наш первый учебник, сегодня мы рассмотрим подробное введение в системы управления. Прежде чем перейти к техническим деталям, я хотел бы упростить ситуацию, представив вначале базовую концепцию системы управления. Итак, приступим:

Введение в системы управления

  • Система, выходом которой можно управлять, управлять или регулировать, изменяя ее вход, называется Control System .
  • Если мы посмотрим вокруг, мы найдем много систем управления в нашем окружении i.е. Холодильник, кондиционер, стиральные машины и т. Д.
  • Система управления также может представлять собой комбинацию небольших систем управления и обычно используется для получения желаемой / требуемой производительности.
  • Его блок-схема показана на рисунке ниже:

  • На рисунке выше представлена ​​простая система управления, и мы можем представить эту систему управления как математическое уравнение, т.е.

X + 5 = Y

где X - вход, Y - выход, а константа 5 действует как система управления.

  • Итак, изменяя значение входного параметра (X), мы можем изменить наше выходное значение (Y).
  • Точно так же, если нам нужно конкретное выходное значение, мы можем достичь его, зафиксировав входное значение.

Реальный пример системы управления


Как я уже упоминал ранее, в наши дни мы буквально окружены системами управления. Давайте рассмотрим пример умного вентилятора, который регулирует скорость вращения в зависимости от температуры воздуха.

  • Предустановленный датчик температуры считывает температуру, которая затем подается в компаратор.
  • Компаратор сравнивает текущую температуру со значением температуры, введенным пользователем, а затем регулирует скорость вентилятора.

Следовательно, входной параметр, то есть температура, помог нам изменить производительность системы, то есть скорость отжима. Ниже приведена блок-схема системы управления интеллектуальным вентилятором:

Теперь я надеюсь, что вы можете довольно легко найти различные системы управления в своем окружении.Теперь давайте посмотрим на два основных типа систем управления:

Типы систем управления

Системы управления подразделяются на две основные категории:

Давайте подробно обсудим их одну за другой:

Управление по разомкнутому контуру Система

  • В системе управления с открытым контуром у нас есть три основных компонента: вход, контроллер и выход.
  • Входной сигнал напрямую подается на контроллер, который использует его и генерирует требуемый выходной сигнал.
  • В системах с разомкнутым контуром сгенерированный выходной сигнал не влияет на входной сигнал, т.е. обратная связь отсутствует.

Пример

Здесь мы обсудим два примера систем управления без обратной связи, чтобы лучше понять процесс.

Сушилка для одежды - очень простой пример системы с открытым контуром. Когда влажная одежда загружается в сушильную машину, оператор / пользователь устанавливает время для сушки одежды. Это время действует как входной сигнал для сушилки.Соответственно, по истечении этого времени машина остановится и одежду можно будет вынуть. Теперь следует отметить, что независимо от того, достаточно ли сухая одежда или нет, машина остановится из-за времени (входного сигнала), подаваемого на нее. Таким образом, в этом случае вывод системы не влияет на ввод. Для лучшего понимания ниже представлена ​​блок-схема системы управления сушилкой для одежды:

Система светофора - еще один простой для понимания пример системы с разомкнутым контуром.Определенные входные сигналы подаются на контроллер, который затем по очереди отображает один из трех индикаторов на выходе. Прямые входные сигналы можно изменить, чтобы изменить выходной свет, но выход не влияет на вход. Поскольку мы не передаем никакой обратной связи, то есть какой свет включен или выключен.

Система управления с обратной связью

  • Система управления с обратной связью (система управления с обратной связью) - это усовершенствованная автоматизированная система, которая генерирует желаемый выходной сигнал с помощью входов, контроллеров и элементов обратной связи.
  • Эти системы используют элементы обратной связи для подачи выходного сигнала обратно на контроллер. Таким образом, мы можем сравнить текущий вывод с вводом, чтобы получить ошибки.
  • Вот блок-схема системы управления с обратной связью:

Блок-схема выше является отличным представлением системы управления с обратной связью. Как видно, выходной сигнал системы возвращается в контроллер через детектор ошибок. Функция детектора ошибок состоит в том, чтобы найти разницу во входном и выходном сигналах и передать эту разницу в контроллер, чтобы выходной сигнал можно было регулировать.Таким образом, выход системы постоянно автоматически регулируется с помощью сигнала обратной связи, и оператору не нужно об этом беспокоиться.

Пример

Кондиционер является очень типичным примером системы управления с обратной связью. Входной сигнал в виде требуемой комнатной температуры подается на контроллер кондиционера. Компрессор вместе с его различными электрическими и механическими компонентами помогает достичь требуемой температуры.Теперь всякий раз, когда температура в помещении изменяется, датчик температуры на выходе определяет изменение температуры в помещении, и сигнал от датчика рассчитывается детектором ошибок и возвращается в контроллер через контур обратной связи для поддержания требуемой температуры в помещении. Таким образом, требуемая мощность всегда поддерживается автоматически без какого-либо ручного вмешательства. Блок-схема этого процесса показана ниже:

Плюсы и минусы открытого и закрытого контура

  • К настоящему времени должно быть ясно, что везде, где требуется точная и точная система , обратная связь замкнута- Ответом является система управления с обратной связью, поскольку они обеспечивают обратную связь и, таким образом, автоматически уменьшают ошибку, в то время как системы управления с обратной связью недостаточно надежны для обеспечения точного вывода.
  • Однако здесь следует иметь в виду еще одну вещь: стоимость системы . Более высокая точность и сложность означают более высокую стоимость. Таким образом, системы управления с обратной связью явно дороже, чем системы управления с обратной связью. Системы управления без обратной связи дешевле и экономичнее.
  • И последнее, но не менее важное: системы управления с разомкнутым контуром также проще в разработке по сравнению с системами управления с замкнутым контуром.

Итак, ребята, это все о системах управления с открытым и закрытым контуром.Я надеюсь, что теперь все стало намного яснее, и мы можем перейти к другому набору классификации систем управления.

Системы управления SISO и MIMO

Системы управления также подразделяются на эти две категории:

  • Системы с одним входом и одним выходом. (SISO)
  • Системы с несколькими входами и несколькими выходами. (MISO)

SISO , как следует из названия, представляет собой простую систему управления, которая имеет один входной сигнал и выдает один выходной сигнал.Их легко спроектировать / реализовать и они используются для большинства основных приложений благодаря простоте ввода / вывода.

MIMO , как видно из названия, представляют собой сложные типы систем управления, имеющие несколько входных сигналов, запускающих системный контроллер и, в свою очередь, генерирующих несколько системных выходных сигналов. Это более крупные и сложные системы, используемые в основном в промышленных приложениях, для которых требуется ряд выходов.

Примеры систем управления SISO и MIMO:

Управление скоростью вращения вентилятора - очень распространенный пример системы с одним входом и одним выходом.В систему подается один вход напряжения, что, в свою очередь, приводит к работе вентилятора.

С другой стороны, радиосистема является типичным примером системы с несколькими входами и несколькими выходами. Комбинация входных сигналов применяется и передается по нескольким линиям для создания требуемых сигналов связи на выходе.

Итак, это все о системах управления SISO и MIMO. Концепция довольно проста, но то же самое утверждение не может быть верным для их приложений.Они очень универсальны и в то же время очень часто используются в повседневной жизни. Итак, пока с ними покончено, я думаю, что пора перейти к другой интересной классификации систем управления.

Система непрерывного и дискретного времени

Прежде чем обсуждать систему непрерывного и дискретного времени, важно понять концепцию сигнала непрерывного и дискретного времени:

  • Сигнал непрерывного времени относится к сигнал, который непрерывен во временной области.
  • С другой стороны, когда сигнал является дискретным во временной области, т.е. он может быть получен в дискретных временных интервалах, он называется дискретным временным сигналом .

На рисунке ниже представлены непрерывные и дискретные сигналы, которые помогут вам лучше понять концепцию.

Итак, теперь переходим к системе управления с непрерывным временем и системе управления с дискретным временем:

  • Поскольку мы знаем разницу, единственное, что необходимо понять, это то, что в системе непрерывного управления все сигналы (включая входные и выходные сигналы) непрерывны во времени.
  • Тогда как в системе управления с дискретным временем все сигналы системы управления (включая входные и выходные сигналы) являются сигналами дискретного времени.

Итак, ребята, сегодня все было об основах систем управления. Эта тема очень сложна, включая различные типы контроллеров, их дизайн и все остальное, но я постарался сделать ее простой и вводной в соответствии с названием темы. Для более глубокого изучения систем управления и их конструкции контроллеров следите за обновлениями с помощью этого руководства по системам управления по электронной почте.В следующей лекции мы подробно рассмотрим введение в передаточные функции. А пока я надеюсь, что это окажется полезным для вашей базовой концепции и понимания. До следующего урока, берегите себя и получайте удовольствие !!! 🙂

Сравнение систем управления с разомкнутым контуром и замкнутым контуром (с моделированием Xcos) - x-engineer.org

Цель данного руководства - объяснить, что означает система управления с разомкнутым или замкнутым контуром . Также мы собираемся объяснить различия между системой управления с обратной связью и системой управления с прямой связью .Первая часть учебника объясняет теоретические концепции систем, а также дает примеры реальных приложений. Во второй части, с использованием возможностей моделирования и симуляции Xcos, тот же пример подробно объясняется для лучшего понимания.

В технике системы управления классифицируются как разомкнутый контур или замкнутый контур . Система управления с обратной связью также известна как система управления с обратной связью .

Существуют также систем управления с прогнозированием , которые являются системами управления без обратной связи, но с регулировкой функции управляющего входа возмущений.

Системы управления с разомкнутым контуром

В системе управления с разомкнутым контуром вход (управляющее воздействие) не зависит от выхода системы. Независимо от того, как ведет себя система, входной сигнал не зависит от реакции системы.

Изображение: Система управления без обратной связи

Вход - это управляющее воздействие, применяемое к системе. Выход - это реакция системы на заданный вход. На выход могут также влиять некоторые помехи, которые влияют на систему.

Примером системы управления без обратной связи является тостер. В этом случае система содержит электрические сопротивления тостера, вход , - уровень (время) поджаривания, а выход - это поджаренный хлеб. Для одного и того же входа (время / уровень) выход может быть более или менее «поджаренным» в зависимости от нескольких нарушений : консистенции хлеба, геометрии ломтика, внешней температуры и т. Д. Система является разомкнутой, потому что вход ненастроенная функция выхода.

Другим примером систем управления с разомкнутым контуром является движение транспортного средства по дороге. В этом случае мы будем считать, что вход - это крутящий момент двигателя, система - это само транспортное средство, а выход - это скорость транспортного средства. Водитель регулирует крутящий момент двигателя (входной), нажимая на педаль акселератора.

Уклон (уклон) дороги считается нарушением .

Изображение: Пример разомкнутой системы управления (вождение автомобиля)

Давайте проанализируем, что происходит с нашей системой для различных условий входа и возмущений.

Зона A

Для данного положения педали акселератора двигатель будет генерировать определенный крутящий момент, который будет приложен к колесам. Если дорога прямая (без уклона), скорость автомобиля стабилизируется на постоянном значении.

Зона B

Дорога имеет положительный уклон, который мешает системе. Водитель не меняет положение педали акселератора, поэтому входной крутящий момент будет таким же. Из-за уклона дороги на транспортное средство будет действовать дополнительная сила противодействия, что приведет к замедлению движения.В этом случае водитель не регулировал крутящий момент двигателя (вход), функцию падения скорости автомобиля (выходную) или уклон дороги (возмущение).

Зона C

К дороге уклон уменьшается до нуля (ровная дорога). При одинаковом крутящем моменте двигателя транспортное средство разгоняется до той же скорости, что и в зоне A. Это происходит потому, что дополнительная противодействующая сила из-за уклона дороги становится нулевой, а крутящего момента двигателя достаточно для ускорения назад транспортного средства.

Из-за того, что мощность (крутящий момент двигателя) не была отрегулирована в зависимости от скорости автомобиля или уклона дороги, это повлияло на реакцию системы.Это можно рассматривать как разомкнутый контур, когда водитель не регулировал положение акселератора, чтобы поддерживать постоянную скорость автомобиля. Контур управления открыт для , потому что нет зависимости между входом и выходом.

Система с обратной связью

В системе управления с обратной связью вход регулируется функцией выхода системы. Это означает, что любые помехи, влияющие на систему, будут компенсированы входом.

Это называется системой управления с обратной связью , потому что выход возвращается на вход, который использует его таким образом, чтобы поддерживать желаемое поведение системы.

Изображение: Система управления с обратной связью

Давайте посмотрим на тот же пример транспортного средства. В этом сценарии автомобиль будет находиться в режиме круиз-контроля . Это означает, что скорость автомобиля больше не контролируется водителем посредством положения педали акселератора, а модулем управления двигателем. Функция круиз-контроля поддерживает предварительно заданную скорость автомобиля (установленную водителем) независимо от дорожных условий, регулируя крутящий момент двигателя.

Изображение: Пример замкнутой системы управления (круиз-контроль автомобиля)

Зона A

Скорость автомобиля поддерживается постоянной функцией круиз-контроля.Крутящий момент двигателя устанавливается на постоянное значение, которое будет поддерживать желаемую установленную скорость.

Зона B

Положительный уклон дороги вызывает дополнительную противодействующую силу на транспортном средстве, которая должна вызывать замедление движения. Функция круиз-контроля считывает текущую скорость автомобиля и увеличивает крутящий момент двигателя, чтобы компенсировать уклон дороги. Таким образом, скорость автомобиля остается постоянной независимо от помех.

Зона C

Уклон дороги возвращается к нулю.Следовательно, противоборствующие силы уменьшатся. Чтобы автомобиль не разгонялся до скорости, превышающей заданную, крутящий момент двигателя будет уменьшен. Таким образом, выходная скорость автомобиля будет оставаться постоянной.

Система управления с разомкнутым контуром (с прямой связью)

У нас может быть система управления с разомкнутым контуром, которая может регулировать входной сигнал на основе известных помех. Эти системы управления называются системами управления с прямой связью . Зная или измеряя амплитуду и тип помехи, входной сигнал можно изменить таким образом, чтобы он компенсировал изменение выходного сигнала.

Изображение: Система управления без обратной связи (с прямой связью)

В нашем примере с автомобилем прямая связь может выполняться водителем. Представьте себе, что во время движения водитель наблюдает за приближающимся впереди холмом. По опыту водитель знает, что автомобиль замедлится. Чтобы подготовиться (компенсировать) дополнительную противодействующую силу, в начале подъема водитель будет сильнее нажимать на педаль акселератора, что увеличит крутящий момент двигателя (входной). Таким образом, автомобиль будет поддерживать постоянную скорость на всем холме.

Система управления с прогнозированием основана на калибровке детали с прогнозированием. Обычно это делается после того, как были выполнены какие-либо испытания или измерения в системе, подверженной сбоям.

Моделирование системы (установки) - Xcos

Чтобы смоделировать систему управления с открытым и закрытым контуром и проанализировать поведение транспортного средства при заданном входе и возмущении, нам необходимо смоделировать его математически.

Вместо крутящего момента двигателя мы будем использовать тяговое усилие.Это правильный подход, поскольку сила тяги, прилагаемая к колесу, прямо пропорциональна крутящему моменту двигателя.

Сначала мы опишем силы, действующие на транспортное средство, движущееся по дороге с уклоном.

Изображение: Система автомобиля - продольная динамика

где:

α [°] - угол дороги (уклон)
F t [Н] - тяговое усилие (пропорциональное крутящему моменту двигателя)
F aero [Н] - аэродинамическая сила
F grad [Н] - градиентная сила
F roll [Н] - сила качения

Тяговая сила перемещает транспортное средство вперед, в то время как противодействующие силы (аэродинамика, градиент и качение ) пытаются замедлить автомобиль.2 \\
F _ {\ text {grad}} & = G sin (\ alpha) \\
F _ {\ text {roll}} & = f G cos (\ alpha)
\ end {split} \]

где :

ρ [кг / м 3 ] - плотность воздуха при нормальном давлении и температуре
C x [-] - аэродинамический коэффициент
A [м 2 ] - площадь лобовой части автомобиля
v [м / s] - скорость транспортного средства
G [N] - масса транспортного средства
f [-] - коэффициент сопротивления качению

Вес транспортного средства является произведением между массой транспортного средства м [кг] и ускорением свободного падения g [м / s 2 ] :

\ [G = mg \]

Перед проектированием блок-диаграммы Xcos мы загрузим указанные выше параметры в консоль Scilab.2 \ right)} \]

Модель автомобиля Xcos (также называемая заводом ) сконструирована как подсистема (функция пользователя) с двумя входами сигнала и одним выходом сигнала. Входными сигналами являются фактический вход системы, сила тяги (управляемая водителем или функцией круиз-контроля) и уклон дороги (возмущение). Выходной сигнал системы - это скорость автомобиля.

Изображение: Модель системы - блок-схема транспортного средства Xcos

Системы управления с разомкнутым контуром (моделирование Xcos)

Входная сила тяги остается постоянной на протяжении всего моделирования.При заданном тяговом усилии 300 Н автомобиль будет двигаться с постоянной скоростью 55 км / ч . Для достижения постоянной выходной скорости транспортного средства начальное состояние блока интегратора устанавливается на 15,28 м / с ( 55 км / ч ).

Изображение: Блок-схема системы управления без обратной связи Xcos

Моделирование выполняется для 100 с . Уклон дороги настроен на повышение с 20 с до значения 2 ° и снижение до нуля на 40 с .Вход, возмущение и выход сохраняются в рабочем пространстве Scilab и строятся с использованием инструкций Scilab.

Изображение: реакция системы разомкнутого контура

Как вы можете видеть, когда уклон дороги увеличивается, транспортное средство не может поддерживать ту же скорость, и оно замедляется. После того, как уклон дороги возвращается к нулю, транспортное средство начинает набирать скорость медленно из-за инерции.

В этом сценарии контур управления открыт , потому что вход (сила тяги) не был отрегулирован для компенсации возмущения уклона дороги.

Системы управления с обратной связью (моделирование Xcos)

Для сценария с обратной связью мы устанавливаем целевую скорость автомобиля (заданное значение) 55 км / ч . Это означает, что автомобиль должен будет поддерживать заданное значение скорости независимо от дорожных условий (волнений). Сила тяги будет поддерживаться функцией круиз-контроля, которая представлена ​​ПИД-регулятором . Функция погрешности скорости: ПИД-регулятор регулирует тяговое усилие, чтобы поддерживать заданную скорость.

Изображение: Система управления с обратной связью с обратной связью - блок-схема Xcos

Входом в систему (установку) будет комбинированное действие ПИД-регулятора и номинального тягового усилия 300 Н . Мы делаем это, потому что знаем, что для обеспечения постоянной скорости автомобиля 55 км / ч нам необходимо тяговое усилие 300 Н . ПИД-регулятор компенсирует только отклонения измеренной скорости автомобиля.

Как вы можете видеть, выходная скорость автомобиля возвращается в блок разницы, который вычисляет ошибку скорости (дельту между заданным и фактическим значениями).Затем ошибка скорости подается в качестве входного сигнала на ПИД-регулятор.

Выполнение моделирования для 100 с дает следующие результаты.

Изображение: реакция системы обратной связи с обратной связью

Когда автомобиль не движется с установленной скоростью ( 55 км / ч ), возникает ошибка разницы скоростей. Это будет использоваться ПИД-регулятором и регулировать силу тяги. Регулировка осуществляется путем увеличения или уменьшения тягового усилия таким образом, чтобы ошибка была минимальной (ноль).

При , подавая выходную скорость автомобиля обратно во входной расчет, мы замыкаем контур системы управления.

Система управления без обратной связи (с прямой связью)

Для системы управления с прямой связью нам необходимо отобразить регулировку функции входного сигнала известных возмущений. Для этого мы создадим справочную таблицу, которая выведет функцию силы тяги от уклона дороги.

Изображение: Входное усилие с прямой связью

Например, если уклон дороги составляет 5 ° , мы добавим к колесу 1500 Н , чтобы компенсировать возмущение.

Настройка карты выполняется в результате нескольких измерений (для нескольких уклонов) или методом проб и ошибок. Мы можем дать начальную оценку тягового усилия с прямой связью, смоделировать, оценить результаты и соответствующим образом отрегулировать.

Изображение: Система управления с прямой связью без обратной связи - блок-схема Xcos

Сила тяги с прямой связью складывается с номинальной силой 300 Н . Значение силы прямой связи интерполируется между 0 и 10 ° .

Выполнение моделирования для 100 с дает следующие результаты.

Изображение: реакция системы с прямой связью без обратной связи

Как вы можете видеть, общая входная сила тяги регулируется в зависимости от уклона дороги. Компоненту с прогнозированием удается частично компенсировать изменение уклона дороги, но не полностью. Из-за этого скорость автомобиля снижается до 53 км / ч . После возврата к нулю уклона дороги сила прямой связи становится 0 , а общая сила тяги возвращается к номинальному значению, 300 Н .

По любым вопросам, наблюдениям и запросам относительно этой статьи используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Типы систем управления - Inst Tools

Существует два типа систем управления, а именно:

  1. Системы управления без обратной связи (системы управления без обратной связи)
  2. Системы управления с обратной связью (системы управления с обратной связью)
Система управления с открытым контуром

Если в физической системе нет автоматической коррекции отклонения ее выхода, это называется системой управления без обратной связи.То есть в системе этого типа определение фактического выхода и сравнение этого выхода (через обратную связь) с желаемым входом не происходит. Сама по себе система не в состоянии дать желаемый выход и не может учитывать помехи. В этих системах изменения вывода можно исправить только путем изменения ввода вручную.

Эти системы просты в конструкции, стабильны и дешевы. Но эти системы неточны и ненадежны.Более того, эти системы не принимают во внимание внешние помехи, влияющие на выход, и не инициируют корректирующие действия автоматически.

Примеры систем управления без обратной связи:

  1. Стиральная машина автомат
  2. светофор
  3. система отопления дома (без датчиков, обратной связи и управления)

Любая система управления без обратной связи может рассматриваться как система управления с обратной связью, если она находится под чьим-то контролем.Хотя системы управления без обратной связи имеют экономичные компоненты и просты по конструкции, они во многом зависят от человеческого мнения.

В качестве примера рассмотрим систему управления домашней печью. Эта система должна контролировать температуру в помещении, поддерживая ее постоянной. В системе с разомкнутым контуром обычно есть таймер, который дает системе команду включить печь на некоторое время, а затем выключить ее. Точность не может быть достигнута, поскольку система не включается / выключается в зависимости от температуры в помещении, а происходит в соответствии с заданным значением времени.

Система управления с замкнутым контуром

Система управления с обратной связью - это система, в которой выход влияет на входную величину таким образом, чтобы поддерживать желаемое выходное значение.

Система управления без обратной связи становится системой управления с обратной связью. Эта обратная связь автоматически корректирует изменение выходного сигнала из-за помех. Вот почему замкнутая система управления называется системой автоматического управления. Блок-схема замкнутой системы управления показана на рисунке.

В системе управления с обратной связью регулируемая переменная (выход) системы воспринимается в каждый момент времени, поступает обратная связь и сравнивается с желаемым входом, что приводит к сигналу ошибки. Этот сигнал ошибки предписывает элементам управления в системе выполнить необходимое корректирующее действие, чтобы выходной сигнал системы был желаемым.

Система управления с обратной связью также учитывает помехи и выполняет корректирующие действия. Эти системы управления точны, стабильны и менее подвержены шуму.Но эти системы управления сложны и, следовательно, дороги. Они также сложны в конструкции для обеспечения устойчивости, дают колебательный отклик, а обратная связь снижает общий коэффициент усиления системы управления.

Пример системы обратной связи - Inst Tools

Система управления домашней печью должна контролировать температуру в помещении и поддерживать ее постоянной.

Как и в системе с разомкнутым контуром, таймер включает печь на некоторое время, а затем выключает ее, точность не достигается.

Это связано с тем, что система действует не в соответствии с комнатной температурой, а в соответствии с предварительно установленным значением времени.

Система управления с обратной связью решает эту проблему. Блок обратной связи (основной компонент замкнутой системы управления) определяет температуру в помещении и, соответственно, включает или выключает печь.

Блок обратной связи подает выходной сигнал обратно на компаратор, которому предоставляется эталонное значение, с которым выходной сигнал сравнивается для генерации сигнала ошибки.Этот сигнал ошибки генерирует необходимое управляющее воздействие.

В системе управления домашней печью для измерения температуры в комнате используется датчик температуры, который является обратной связью с устройством обнаружения ошибок. Устройство обнаружения ошибок сравнивает температуру в помещении с эталонным значением.

Если он обнаруживает, что комнатная температура выше, чем заданное значение, if генерирует сигнал для выключения печи. С другой стороны, если он обнаруживает, что комнатная температура ниже эталонного значения, он генерирует сигнал для включения печи.Это показано на рисунке.

Отсюда ясно, что система с обратной связью (система управления с обратной связью) более эффективна, чем система без обратной связи (система управления без обратной связи).

Еще одним примером системы управления с обратной связью является работа человеческого мозга. Если человек хочет взять предмет, скажем, сумку или книгу, мозг дает указание руке дотянуться до предмета, а глаза постоянно дают мозгу обратную связь, изменяя положение руки относительно предмета.

Но если человека попросят дотянуться до предмета, закрыв глаза, он сможет дотянуться до него только приблизительно. Таким образом, человеческая система представляет собой очень точную систему управления с обратной связью. Система управления на примере человека показана на рисунке.

При проектировании замкнутой системы необходимо найти компромисс между стабильностью и точностью. Это связано с тем, что коэффициент усиления системы может превышать предел, который может привести к чрезмерной коррекции системы, что приведет к нестабильности системы, то есть к неограниченным колебаниям выходного сигнала.

Примечание

Усиление - это отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного сигнала. Изменение коэффициента усиления в диапазоне частот называется частотной характеристикой. Более того, из-за механических проблем, таких как трение, система может иметь тенденцию к установившейся ошибке.

Introduction to Control Systems 1.1 - Tutorials

Control Systems - это междисциплинарная тема, охватывающая все виды инженерии, и она имеет приложения повсюду, от небольших электронных схем до большого промышленного робота.Даже наше собственное тело - очень хороший пример системы контроля. Как? Мы увидим!

В этой серии учебных пособий мы начнем с основных принципов систем управления и постепенно разработаем концепции управления практическими системами, анализируя их реакцию. Я бы посоветовал вам узнать больше о преобразованиях Лапласа в меню уравнений (Уравнения - Дифференциальные уравнения - Лаплас) перед тем, как начать эту серию руководств.

В этом вводном руководстве мы попытаемся понять концепции, связанные с системами управления, чтобы все, что мы рассмотрим позже, имело смысл.

Что такое системы управления?

Прежде чем мы узнаем, что такое системы управления, давайте сначала разберемся, что подразумевается под системой. Система - это совокупность вещей, которые собираются вместе с целью выполнения определенной задачи . Когда мы возбуждаем систему входом, мы получаем определенный ответ. Резистор, конденсатор, кондиционер, автомобиль - вот некоторые примеры систем. Иногда систему называют «заводом».

Система управления - это механизм, который направляет входные данные, которые она получает через системы, и регулирует их выход.

На приведенном выше рисунке показана блок-схема системы управления. Система управления изменяет реакцию установки или системы по желанию. Например, предположим, что у нас есть управляемая система, скажем, двигатель, положение которого необходимо контролировать. Здесь мы используем сервомеханизм, который представляет собой систему управления (или контроллер), которая дает определенный управляющий сигнал двигателю относительно того, сколько его нужно вращать. Конечная цель состоит в том, чтобы вся система (система и контроллер) выполняла желаемую задачу.

Теперь предположим, что нам нужно приготовить картофель в традиционной микроволновой печи, процесс будет выглядеть примерно так:

Теперь приготовление картофеля зависит от множества факторов, таких как размер картофеля, его свежесть и т. Д. установка фиксированного времени в таймере не гарантирует, что картофель приготовится. Так что же нам делать?

Теперь мы добавим датчик / прибор, который определяет, готов ли картофель. Назовем его «поваромером ». Это сделает микроволновую печь умнее.Теперь процесс должен выглядеть примерно так:

Здесь, если картофель не полностью приготовлен, поваромер добавит дополнительное время приготовления и убедится, что картофель полностью приготовлен.

Обсуждаемые здесь два примера представляют собой два основных типа систем управления. Первая - это система управления без обратной связи , а вторая - это система управления с обратной связью .

Система управления без обратной связи

Система управления без обратной связи проста.Здесь управляющее воздействие не зависит от того, достигли мы желаемого результата или нет. Короче говоря, обратной связи нет.

В этом случае мы не знаем, получен ли желаемый результат, поскольку во время процесса управления могут быть дополнительные помехи. Надежность систем управления этого типа во многом зависит от точности начальной калибровки и, следовательно, они менее надежны. В некоторых случаях, когда точность вывода не является проблемой, для нас было бы выгодно использовать управление разомкнутым контуром, поскольку это было бы намного дешевле.Хорошим примером может служить управление простым светофором, когда работа каждого светофора зависит только от фиксированного времени.

Система управления с обратной связью

Системы управления с обратной связью также известны как системы управления с обратной связью. Здесь управляющее воздействие зависит от желаемого результата. Система управления с обратной связью может иметь один или несколько путей обратной связи.

В замкнутой системе выходной сигнал сравнивается с опорным входом и генерируется сигнал ошибки.Этот сигнал ошибки подается на контроллер, чтобы уменьшить эту ошибку и, следовательно, получить желаемый выходной сигнал. Этот процесс происходит итеративно.

Эти типы систем управления очень надежны и имеют очень высокую точность вывода. Компромисс заключается в том, что стоимость системы может возрасти, а система может стать сложной, но во многих случаях это обычно того стоит.

Что это за отзыв?

Обратная связь - это то, что различает системы с открытым и закрытым контуром.Можно также сказать, что обратная связь - это то, что превращает систему управления без обратной связи в систему управления с обратной связью. Обратная связь подает часть выходного сигнала обратно на вход с помощью датчиков / преобразователей. Эта обратная связь может быть добавлена ​​к входным или вычтена из входных, и в зависимости от того, что сделано, мы классифицируем отзывы на положительные и отрицательные. Когда обратная связь добавляется к входу, она называется положительной обратной связью . Здесь сигнал ошибки никогда не уменьшается, и, следовательно, положительная обратная связь применяется только в очень немногих областях, таких как генераторы сигналов и генераторы. Когда обратная связь вычитается из входа, это называется отрицательной обратной связью . Здесь сигнал ошибки постепенно уменьшается, и система достигает желаемого результата. Большинство систем управления основаны на отрицательной обратной связи.

Практический пример обратной связи

Теперь мы попытаемся понять эффекты использования обратной связи через операционный усилитель. Если вы не очень знакомы с операционными усилителями, ознакомьтесь с дополнительными сведениями об операционных усилителях здесь:

Учебники CircuitBread - Основы электротехники I - Обработка аналоговых сигналов - Операционные усилители

Конфигурация с разомкнутым контуром

Basic Open Loop Op -amp Circuit - выход схемы операционного усилителя без обратной связи через осциллограф XSC1.
Цветная красная синусоида является входным сигналом, а цветная зеленая прямоугольная волна является выходным сигналом.

Конфигурация с обратной связью

Базовая схема ОУ с обратной связью Выход схемы ОУ с обратной связью через осциллограф XSC1.
Синусоидальная волна красного цвета является входным сигналом, а синусоида зеленого цвета - выходом.

Влияние обратной связи на усиление системы

Обратная связь обычно снижает усиление системы, так как в этом случае усиление разомкнутого контура операционного усилителя очень велико, и, следовательно, форма выходного сигнала ограничивается, поскольку он не может выходить за пределы источника питания (12 В в Это дело).При добавлении резистора обратной связи в конфигурации с обратной связью коэффициент усиления значительно снижается.

Хотя обратная связь снижает коэффициент усиления системы, это не всегда так. Коэффициент усиления системы увеличивается, когда мы используем положительную обратную связь. Также это зависит от частоты эксплуатации. Обратная связь может увеличить коэффициент усиления системы в одном частотном диапазоне и уменьшить его в другом частотном диапазоне. Мы увидим об этом больше в следующих главах.

Влияние обратной связи на чувствительность

Выходной сигнал в случае разомкнутой системы в значительной степени зависит от уровней подачи.Выход, который был около 10 В, когда питание было 12 В, меняется на 8 В, когда питание меняется на 10 В. Но в случае с замкнутым контуром он остается почти таким же, даже если напряжение питания изменяется. Следовательно, можно сказать, что влияние изменения параметров системы можно в значительной степени уменьшить за счет наличия обратной связи.

Конфигурация с разомкнутым контуром с источником питания 10 В Конфигурация с замкнутым контуром с источником питания 10 В

Влияние обратной связи на полосу пропускания

В этом случае наличие обратной связи в системе увеличивает ее полосу пропускания.В этой ситуации полоса пропускания относится к диапазону частот, для которого мы получаем желаемый результат.

Для конфигурации с разомкнутым контуром, если мы посмотрим на частотную характеристику,

Для конфигурации с замкнутым контуром,

Как видно из приведенных выше частотных характеристик, очевидно, что включение обратной связи увеличивает полосу пропускания. Здесь стоит отметить, что при положительной обратной связи пропускная способность уменьшается.

Влияние обратной связи на стабильность

Давайте рассмотрим разомкнутую систему, которая изначально была стабильной, а затем введем обратную связь.Эта обратная связь может сделать систему более стабильной или полностью нестабильной. Это как палка о двух концах. Чтобы повысить стабильность, обратная связь должна применяться правильно, иначе обратная связь окажется вредной. Мы обсудим это подробно в следующих главах, но хорошо знать, что в конечном итоге необходимо учитывать стабильность.

Время отклика системы

Кроме того, известно, что обратная связь сокращает время отклика системы. С каждым циклом обратной связи выход принудительно приближается к желаемому, и это сокращает время, необходимое системе для достижения желаемого результата.Мы рассмотрим это более подробно при изучении анализа времени отклика.

Интересный пример систем с замкнутым и разомкнутым контуром

Проверьте это:

Как сделать серводвигатель с непрерывным вращением на 360 градусов?

Здесь Джош снимает потенциометр с серводвигателя. Какие?? Он удалил обратную связь из системы управления с обратной связью и превратил ее в систему управления без обратной связи. Это делает серводвигатель менее надежным!


Давайте подведем итоги на примере вашего вождения автомобиля.В этом случае укажите

  • Завод
  • Система управления
  • Контрольный вход
  • Управляющий вход
  • Выход
  • Нарушение

Подумайте на минутку, прежде чем продолжить чтение.

Когда мы ведем машину, мы хотим перейти из точки A в точку B. Итак, здесь точка B - это пункт назначения. Теперь в каждой точке мы видим, как далеко мы находимся от точки B, и тогда само наше тело является системой, обеспечивающей управляющее воздействие.Следовательно, ориентир - это пункт назначения, управляющий сигнал - это рулевой механизм, который направляет нашу машину из точки А в точку B. Выходные данные - это фактическое положение. Нарушением здесь может быть движение, дорожные условия и т. Д.

В этом вводном руководстве мы узнали, что означает система управления.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *