Открыть сервисСервис

Системное управление

Системное управление — это область теории управления и кибернетики, изучающая методы, средства и процессы целенаправленного воздействия на сложные системы (технические, социальные, биологические, экономические) с целью обеспечения их функционирования в заданных режимах и достижения поставленных целей. Термин описывает как сам процесс управления, так и совокупность организационных и технических средств, реализующих его.

Основные понятия

Системное управление опирается на понятие системы как совокупности взаимосвязанных элементов, образующих целостность. Ключевые характеристики управляемой системы:

  • Цель — желаемое состояние или результат, ради достижения которого осуществляется управление.
  • Обратная связь — передача информации о фактическом состоянии системы в орган управления для коррекции воздействия.
  • Управляющее воздействие — воздействие, изменяющее поведение системы.
  • Помехи — внешние и внутренние факторы, отклоняющие систему от заданного режима.

История

Кибернетическое становление

Термин «кибернетика», положивший начало системному подходу к управлению, был введён Норбертом Винером в 1948 году. В СССР основоположником теории управления считается Виктор Глушков, сформулировавший общую теорию систем и внедривший понятие «оргтехника» (организационная техника). Значительный вклад внесли работы Александра Колмогорова по теории управления, а также школа АН СССР по проблемам автоматизированного управления.

Развитие в России

В 1960-е годы в СССР были созданы крупные научные центры по системам управления: Институт проблем управления РАН (1964), Центр управления полётами (ЦУП) в подмосковном Королёве. К 1970-м годам сформировалась отечественная школа системного моделирования и управления крупными техническими объектами — энергосистемами, космическими аппаратами, промышленными комплексами.

Классификация

По объекту воздействия:

ТипПримеры
ТехническоеАСУ ТП, робототехника, авиация
ЭкономическоеБюджетирование, макроэкономическое регулирование
СоциальноеУправление коллективом, государственное управление
БиологическоеУправление популяциями, медицинские системы

По характеру воздействия:

  • Непрерывное — непрерывная коррекция сигнала (аналоговые регуляторы).
  • Дискретное — воздействие в отдельные моменты времени (цифровые системы).
  • Комбинированное — сочетание обоих режимов.

По степени формализации:

  • Жёсткое — алгоритмическое, детерминированное.
  • Мягкое — допускает нечёткие правила, экспертные оценки.

Методы

К основным методам системного управления относятся:

  1. Метод математического моделирования — построение формальной модели системы и исследование её поведения.
  2. Теория оптимального управления — поиск управляющих воздействий, минимизирующих заданный критерий (например, квадратичный критерий в линейно-квадратичном регуляторе).
  3. Адаптивное управление — изменение алгоритма управления при изменении параметров системы.
  4. Наблюдаемость и управляемость — свойства системы, определяющие возможность восстановления состояния и перевода в желаемое.
  5. Иерархическое управление — декомпозиция задачи на подзадачи по уровням.

Технические средства

Системное управление реализуется на основе:

  • датчиков (сенсоров) — сбор информации о состоянии системы;
  • исполнительных устройств — преобразование управляющих сигналов во воздействие;
  • контроллеров — промежуточная обработка (ПЛК, микроконтроллеры);
  • каналов связи — передача данных между элементами.

В России в области промышленных систем управления традиционно сильны разработки: ПЛК семейства «Триггер», отечественные SCADA-системы («Резонит», «Графан»), а также системы управления энергосетями.

Применение

Системное управление применяется в широком спектре областей:

  • Промышленность — автоматизация технологических линий (АСУ ТП).
  • Энергетика — диспетчерское управление энергосистемами.
  • Транспорт — управление движением поездов, воздушное движение.
  • Государственное управление — планирование, распределение ресурсов.
  • Информационные системы — управление вычислительными кластерами, облачная инфраструктура.

Значение

Системное управление как научная дисциплина связывает математику, инженерные науки и организационные исследования. Его принципы лежат в основе современных концепций индустрии 4.0, цифровых двойников и интеллектуальных систем управления. В российской науке направление развивается в Институте проблем управления РАН, МГУ, Бауманском МГТУ и ряде отраслевых институтов.

Источники:

  • Винер Н. Кибернетика и общество. — М.: Иностранная литература, 1958.
  • Глушков В. М. Введение в АСУ. — Киев: Техника, 1972.
  • Пономарёв В. И., Садовский Б. Н. Основы системного подхода. — М.: Наука, 1968.
  • Беллман Р. Введение в теорию управления. — М.: Наука, 1969.
  • Справочник по теории автоматического управления / под ред. Б. Т. Болтянского. — М.: Наука, 1971.
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru