Читать онлайн «Лекции по механике управляющих систем.»

Знакомство с конкретными УДС происходит при проведении занятий по спе- 7 циальному практикуму. Следует отметить, что многие важные разделы, например такие, как управление распределенными системами или управляемые биомеханические системы, не рассматриваются в этом курсе. ЛИНЕЙНЫЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ УПРАВЛЯЕМЫХ СИСТЕМ Лекция 1 Основные понятия механики управляемых систем. Физическая и математическая модели системы. Программное управление и управление при помощи обратной связи В предлагаемом курсе излагается математическая теория управления, ограниченная системами некоторого класса, который будет определён ниже. Современная математическая теория управления — это огромная область знаний, с одной стороны опирающаяся на ряд математических дисциплин, таких, например, как линейная алгебра, теория дифференциальных уравнений, теория случайных процессов, функциональный анализ и т. д. ; с другой стороны имеющая свой собственный математический язык, свою собственную систему взглядов, понятий, теорем и т. п. . Число прикладных задач, решаемых с помощью этой теории, необъятно. Такие задачи относятся к различным сферам человеческой деятельности: авиационная и космическая техника, биология, медицина, экономика. По-видимому, теория управления — одна из самых динамичных, бурно развивающихся областей человеческого знания. История развития теории управления увлекательна, поучительна и требует изложения в виде специальных курсов. Здесь она будет затронута более чем кратко при изложении конкретных разделов. Выделим из огромного моря проблем, связанных с управлением, некоторый класс, который является предметом изучения в курсе «Механика управляемых систем» и будет здесь описан. Первично для нас понятие управляемой динамической системы. Будем различать физическую модель такой системы и математиче- 9 Управляющие исполнительные устройства i 1 Объект Вычислительные устройства ' ' Измерительные устройства Рис. 1. 1. Блок-схема управляемой системы скую. Физическая модель включает в себя пять элементов: 1. Управляемый объект. Примеры таких объектов: самолет, биосреда, человеческий организм, экономическая система. 2. Цель управления. Примеры таких целей: приведение самолета к заданному аэродрому; защита биосреды от вредных воздействий человеческой деятельности; излечение человека от какой-то болезни и. т. д. 3. Измерительные устройства. Прежде чем управлять, надо знать состояние объекта. Примеры измерительных устройств: датчики, позволяющие определить текущие координаты самолета; измерители, определяющие состояние среды, в частности, степень загрязненности вредными примесями; сенсоры состояния человеческого организма и. т. д. 4. Управляющие (исполнительные) устройства. Примеры: рули крена, курса, тангажа на самолете; препараты, очищающие среду; лекарства. 5. Вычислитель. Этот элемент управляемой динамической системы занимает особое положение.