Адаптивное управление

В тех случаях, когда воздействующие на систему факторы являются частично или полностью неопределенными, управление становится воз­можным только после накопления некоторой информации об этих факто­рах и характеристиках объекта. Управление в системе с полной априорной информацией об управляемом процессе, которое изменяется по мере нако­пления информации и применяется для улучшения качества работы систе­мы, называется адаптивным управлением.

В дискретном времени t = , где Т — время, Δ t — интервал его квантования, процесс адаптивного управления может быть представлен следующим образом. Пусть управляемый процесс и является марковским процессом и описывается некоторой характеристикой информации Р.

Марковский процесс — случайный процесс, обобщенное понятие динамической системы, введенное А. Н. Колмогоровым, процесс, который обладает тем свойством, что его поведение после момента t зависит только от его значения в этот момент и не зависит от поведения процесса до момента t.

Пусть в момент t заданы состояние процесса u_t и состояние инфор­мации о процессе P_t образующие точку (x_t P_t) в некотором фазовом про­странстве. Переход в новое состояние происходит под воздействием управления x_t и возмущения ω(t) случайной величины с вероятностным распределением dP{u_t, P_t; x_t ω(t)), которое может являться какой-то частью характеристики информации. Переход в новое состояние может быть оп­ределен случайными преобразованиями так, что:

(3.16)

(3.17)

Управление x, изменяя состояние процесса и, влияет и на характери­стику информации Р.

Если преобразования заданы, то управление в момент пере­хода следует выбирать в виде:

x_t=x_t(u_t, P_t) (3.18)

Управление (3.18) обладает свойством адаптации в том смысле, что оно зависит от всей доступной в момент t информации P_t о процессе. Но обычно преобразования не заданы, и определение этих преобразова­ний, как и самой характеристики информации, является частью задачи об управлении с адаптацией. Для того чтобы информация о процессе со вре­менем накапливалась, необходимо специально выбирать так, чтобы описание процесса Р_t+1 было более полным, чем Pt Изменения в направле­нии улучшения характеристик информации составляют сущность адапта­ции. Если с состоянием u_t+1 связать некоторый показатель качества управ­ления Q(u_t+1), то за счет большей «информированности» управления вследствие адаптации этот показатель может улучшаться. При этом после­довательность преобразований (), t = 0,1,2,... дает процесс управ­ления с адаптацией.

Таким образом, общее представление процесса адаптивного управ­ления включает характеристику информации Р и механизм адаптации, оп­ределяемый преобразованием .

Двойственный характер адаптивного управления проявляется в том, что, с одной стороны, невозможно осуществлять эффективное управление, не зная характеристик объекта, с другой — можно изучать эти характери­стики в процессе управления и тем самым улучшать его. Управляющие воздействия носят двойственный характер: они служат средством как ак­тивного познания управляемого объекта, так и непосредственного управ­ления им в текущий момент времени.

В системах адаптивного управления обязательным является наличие обратной связи ввиду непрерывного процесса исследования характеристик объекта.

В системах управления, реализующих принцип адаптации, могут меняться параметры и структура системы (самоорганизация), программа, алгоритм функционирования и управляющие воздействия (самонастрой­ка). Накопление и обобщение опыта обеспечивает возможности обучения и самообучения систем управления.

Адаптивное управление в полной мере присуще системам управле­ния в живой природе. Она дает нам образцы совершенной организации, настройки и функционирования систем управления сложнейшими динами­ческими процессами, которые современная теория и практика управления стремиться воспроизвести в искусственных системах. Адаптация в экономических системах проявляется в способности системы сохранять в про­цессе развития существенные параметры не изменяющимися в определен­ных границах их варьирования, несмотря на разнообразие воздействий внешней среды.

Управление – это такое входное воздействие или сигнал в результате которого система ведет себя заданным образом.

Различают три способа управления в зависимости от того, на основе какой информации формируется управленческий сигнал:

1. Управление по отклонению:

где ОУ – объект управления;

Р – орган, вырабатывающий управляющее воздействие;

u – управляющее воздействие;

e – разность (отклонение) желаемого и фактического результата;

w – вход;

y – выход.

Данный способ управления используется в замкнутых системах. Замкнутая система управления позволяет быстро реагировать на нежелательные отклонения в поведении объекта с целью устранения этих отклонений. Однако она не следит за причинами, вызвавшими эти отклонения. Отсюда возникает проблема – неустойчивость совместного функционирования объекта управления и системы.

Преимущество замкнутой системы в том, что она обеспечивает достижение цели управления, когда возмущающих воздействий много и не все они могут быть измерены, или же заранее не известны влияния этих возмущений.

2. Управление по возмущению или нагрузке.

Использует сведения о возможных воздействиях на управляемый объект со стороны окружающей среды. Этот способ управления характеризует разомкнутая система, которая учитывает причины возмущающих воздействий среды, но не оценивает результата фактического действий этих возмущений.

3. Комбинированное управление.

Является сочетанием двух предыдущих способов управления – управления по отклонению и управления по возмущению (нагрузке).

Имеется четыре основные задачи управления:

· стабилизация;

· программное управление;

· слежение;

· оптимальное управление.

Стабилизация системы – это поддержание ее выходных показателей вблизи заданных значений.

Программное управление – это поддержание выходных показателей вблизи заданных значений, зависящих от времени заданным образом.

Слежение – это обеспечение как можно более точного соответствия между состоянием или поведением объекта управления и состоянием или поведением какого-либо другого объекта, которым управлять невозможно.

Оптимальное управление – при нем нужно наилучшим образом выполнить задачу, стоящую перед объектом при заданных условиях и ограничениях.

Дата добавления: 2014-01-11