Система управления

Классификация систем

В теории управления организационными системами все рассматриваемые системы могут быть классифицированы (рис. 5): – по степени обусловленности строения и поведения системы; – по степени Рис. 5 сложности строения и поведения системы; – по целенаправленности поведения системы.

По степени обусловленности строения и поведения системы различают детерминированные и стохастические (вероятностные) системы.

Детерминированные системы обладают вполне определенным строением и поведением. Такие системы однозначно реагируют на внешние воздействия. Полное описание этих систем возможно даже в случае большого количества элементов и связей в системе.

Если известны, например, состояние системы и программа перехода ее в другие состояния, то всегда можно точно описать состояние, в которое перейдет система под влиянием различных воздействий.

В вероятностных системах элементы взаимодействуют между собой, а также с внешней средой случайным образом. Такая система всегда остается неопределенной в той или иной степени, и описание ее будущего поведения никогда не выходит за рамки вероятностных категорий, с помощью которых это поведение описывается. Полное описание вероятностных систем возможно только в этих рамках на уровне количественных характеристик и законов распределения вероятностей состояний систем.

Рис. 5 Классификация систем

По степени сложности строения и поведения различают простые, сложные и очень сложные (сверхсложные) системы.

Простыми принято считать системы, имеющие малое количество элементов и связей между ними; элементы таких систем также являются простыми. Простота элементов означает, что с достаточной степенью точности свойства и закономерности изменения состояния элементов могут быть описаны известными математическими соотношениями.

Сложные системы имеют большое количество элементов и связей между ними. Они обладают разветвленной структурой, а их элементы выполняют сложные функции и сами являются сложными системами. Однако эти системы при введении гипотез о простоте свойств элементов могут быть сведены к простым, что позволяет составить математическое описание таких систем с достаточной точностью.

Очень сложные (сверхсложные) системы имеют исключительно большое число и многообразие элементов и связей между ними. Никакое сколь угодно подробное знание строения и поведения элементов таких систем не позволяет определить полностью поведение систем, никакое сколь угодно точное знание поведения сверхсложной системы на любом конечном интервале в настоящем не позволяет точно предсказать ее поведение на любом конечном интервале в будущем.

По целенаправленности поведения системы подразделяются на целенаправленные и нецеленаправленные (казуальные).

Определение 19. Целенаправленными (целеустремленными) называются системы, поведение которых направлено на достижение цели.

Системы, поведение которых не обусловлено наличием цели, называются нецеленаправленными.

Определение 20. Цель – желаемый результат деятельности, который может быть достигнут в пределах некоторого интервала времени.

Такое понятие цели присуще весьма высокоорганизованным системам, к которым относятся живые существа, обладающие сознанием. Для технических систем под целью понимается состояние, к которому стремится система. На достижение этого состояния направлены организация и поведение системы.

Другие аспекты классификации систем по поведению представлены на рис. 5.

Организационные системы по рассмотренной классификации относятся к стохастическим сложным и очень сложным системам, обладающим активным целенаправленным поведением с учетом и прогнозированием результатов этого поведения. Такое сложное целенаправленное поведение системы возможно только при наличии у нее способности изменять свое поведение в нужном направлении. Свойство, характеризующее эту способность системы, называется управляемостью, воздействие на систему с целью изменения ее поведения в нужном направлении – управлением, а системы, в которых реализуется процесс управления – системами управления.

Любое управление подразумевает оказание воздействия на объекты с целью изменения их поведения в желаемом направлении. Следовательно, для осуществления управления в некоторой системе необходимо наличие объектов, вырабатывающих такие воздействия, а также объектов, на которые эти воздействия оказываются. Поэтому в любой системе управления можно выделить в качестве подсистем две системы – управляемую и управляющую.

Определение 21. Система управления – это система, целесообразное (целенаправленное) поведение которой обеспечивается путем выработки соответствующих воздействий и оказания этих воздействий на элементы системы.

Определение 22. Управляемая система – это подсистема системы управления, состоящая из объектов, на которые оказывается воздействие для обеспечения целесообразного поведения системы управления.

Определение 23. Управляющая система – это подсистема системы управления, вырабатывающая и оказывающая воздействия на управляемую подсистему для обеспечения целесообразного поведения системы управления.

Структурная схема системы управления, представленной в виде взаимодействующих управляющей и управляемой систем, приведена на рис. 6.

Рис. 6. Структурная схема системы управления

На схеме приняты следующие обозначения:

Z_<k>(t) = <z₁(t), z₂(t),..., z_k(t)> – возмущающие переменны е, характеризующие воздействия окружающей среды на систему управления в момент времени t;

U_<m>(t) = <u₁(t), u₂(t),..., u_m(t)> – управляющие переменные, характеризующие целенаправленные воздействия управляющей системы на управляемую систему в момент времени t;

X_<n>(t) = <x₁(t), x₂(t),..., x_n(t) > – переменные состояния, характеризующие состояние управляемой системы в момент времени t;

Y_<r>(t) = <y₁(t), y₂(t),..., y_r(t)> – выходные переменные, характеризующие выходную ситуацию или воздействие системы управления на окружающую среду в момент времени t;

H_<l>(t) = <h₁(t), h₂(t),..., h_l(t)> – наблюдаемые переменные – это те переменные состояния и выходные переменные, которые наблюдаются управляющей системой в момент времени t.

Введенные переменные часто называют параметрами. Аргументы у всех переменных на схеме для краткости опущены.

Выходные переменные в общем случае связаны с переменными состояния функциональной зависимостью

(1)

Где - символ вектор-функции.

Используя введенные переменные, можно составить следующую математическую модель системы управления:

(2)

где - начальное состояние управляемой системы;

A(t) – область допустимых значений векторов переменных состояния управляемой системы;

B(t) – область допустимых значений векторов управляющих переменных;

C(t) – область допустимых значений векторов наблюдаемых переменных.

Выражения (2) описывают состояние системы в любой момент времени на интервале [t₀,T], а совместно с выражением (1) – выходную ситуацию в том же интервале времени.

Уравнение (1) в модели (2) представляет собой функциональную зависимость вектора состояний системы от начального состояния управления, возмущений, наблюдаемости системы, времени. Выражения (2)–(4) в этой модели являются математической формулировкой ограничений на состояния системы, управление и наблюдаемость переменных.

Все учитываемые ограничения можно разделить на два рода:

– ограничения первого рода, обусловленные действием законов и закономерностей природы;

– ограничения второго рода, обусловленные конечной величиной ресурсов, а также различных величин, которые не могут или не должны превосходить определенных пределов.

Теория управления организационными системами изучает не любые системы, а только определенный класс систем, в состав которых входят коллективы людей. Эти системы часто называют просто организациями. Наличие коллективов людей приводит к тому, что организационные системы как системы управления обладают следующими особенностями:

– сложной организацией, т. е. сложной структурой с большим количеством связей и сложной программой;

– сложным поведением в меняющейся среде;

– адаптивной устойчивостью поведения, т. е. одна и та же линия поведения системы может быть реализована при различном состоянии окружающей среды;

– наличием информационных процессов с обязательным включением стадий преобразования циркулирующей в системе информации.

Дата добавления: 2014-12-07