Цел на работата
Запознайте се с изграждането на поетапни системи за екстремално управление по време на управление динамични обектисъс закъснение.
Теоретична част
Във всяко производство (в завод, комбинат) има някакъв водещ технико-икономически показател (TEI), който напълно характеризира ефективността на това производство. Полезно е този водещ индикатор да се поддържа на екстремна стойност. Такъв обобщен показател може да бъде печалбата на предприятието.
За всички технологични процеси (в цехове, отдели), които са част от производството, въз основа на водещите ТЕП могат да се формулират техните частни ТЕП (например себестойността на единица продукция при дадена производителност). На свой ред технологичен процесобикновено може да бъде разделен на няколко секции (технологични единици), за всяка от които също е възможно да се намери критерият за оптималност Q . Достигането на екстремума Q ще доближи до екстремума частния TEC на процеса и водещия TEC на производството като цяло.
Критерий за оптималност Q може да бъде директно някакъв технологичен параметър (например температурата на пламъка на горивното устройство) или някаква функция в зависимост от технологичните параметри (например ефективност, топлинен ефект на реакцията, добив на полезен продукт за даден период от време и т.н.).
Ако критерият за оптималност Q е функция на някои параметри на обекта, тогава системата за екстремен контрол (ESR) може да се приложи за оптимизиране на този обект.
В общия случай стойността на критерия за оптималност зависи от изменението на редица входни параметри на обекта. Има много обекти на управление, за които стойността на критерия за оптималност Q зависи главно от промяната на един входен параметър. Примери за такива обекти са различни видове пещни устройства, каталитични реактори, химическо пречистване на вода в топлоелектрически централи и много други.
И така, екстремните системи за управление са предназначени да търсят оптимални стойности на управляващите действия, т.е. такива стойности, които осигуряват екстремум на някакъв критерий Q оптималност на процеса.
Екстремните системи за управление, които са предназначени да оптимизират обект за един входен канал, се наричат едноканални. Такива SER са най-широко използвани.
При оптимизиране на обекти със значителна инерция и чисто забавяне е препоръчително да се използват стъпаловидни екстремални системи, които действат върху контролирания вход на обекта на дискретни интервали от време.
При изучаване на екстремна система в повечето случаи е удобно обектът за оптимизация да се представи като последователна връзка от три връзки: входна линейна инерционна връзка, екстремна статична характеристика при = Е(х) и изходната линейна инерционна връзка (фиг. 1). Такава схема на структурно заместване може да бъде обозначена като LNL.
Ориз. 1Схема на LNL екстремален обект
Удобно е коефициентите на усилване на двете линейни връзки да бъдат равни на единица. Ако инерцията на входната линейна връзка е пренебрежимо малка в сравнение с инерцията на изходната линейна връзка, обектът може да бъде представен чрез еквивалентната схема на CL; ако инерцията на изходната линейна връзка е незначителна, - от LN еквивалентна схема. Вътрешните инерционни свойства на даден обект обикновено се представят чрез изходна инерционна връзка; инерцията на измервателните устройства на системата принадлежи към една и съща връзка.
Входната линейна връзка обикновено се появява в блоковата диаграма на обекта, когато задвижващият механизъм (IM) на екстремалната система действа върху самия обект за оптимизация чрез връзка с инерция, например, ако входният параметър на обекта, който се оптимизира, е температура, и IM влияе върху изменението му през топлообменника. Инерцията на задвижващия механизъм също се отнася към входната линейна част.
Трябва да се отбележи, че координатите на контролния обект, междинен между линейни и нелинейни връзки, в по-голямата част от случаите не могат да бъдат измерени; това е лесно за изпълнение само при моделиране на системата.
В някои случаи е възможно да се определи схемата на структурно заместване на даден обект само експериментално.
За да направите това, променете входната координата на обекта v 1, съответстваща на изходната стойност z 1 , преди v 2 (фиг. 2, А), при което стойността на изходната координата на обекта в резултат на преходния процес ще бъде приблизително равна на z 1 .
Ако това смущение практически не доведе до забележима промяна в изходната координата на обекта (фиг. 2, b), тогава входната инерционна връзка отсъства. Ако преходният процес в резултат на такова смущение има форма, качествено близка до показаната на фиг. 2, V, тогава инерционната връзка на входа на обекта съществува.
Ориз. 2Характеристики на екстремни операционни усилватели
Структурата на обекти LN и LN, в които е описана линейната част диференциално уравнениеот първи ред със или без забавяне и статичната характеристика y=f(х) може да бъде всяка непрекъсната функция с един екстремум в работния диапазон, може да бъде достатъчно апроксимирана голям брой индустриални съоръженияоптимизация.
Екстремни системи за контрол:
Системи за автоматична оптимизация с екстремно съхранение
В екстремните контролери SAO със запаметяване на екстремума, разликата между текущата стойност на изходния сигнал се подава към релето signum приобект и неговата стойност в предишния момент от време.
Структурна схема на ACS с екстремно запаметяване е показана на фиг. 3 . Изходна стойност на обекта ОТНОСНОсъс статична характеристика y=f(х) сервирани на устройство за съхранение паметекстремен регулатор.
Ориз. 3Автоматична система за оптимизация с екстремно запаметяване
Устройството за съхранение на такава система трябва да записва само увеличението на входния сигнал, т.е. запаметяването става само при увеличаване г.Да намалява приустройството за съхранение не отговаря. Сигналът от устройството за съхранение се подава непрекъснато към елемента за сравнение ES,където се сравнява с текущата стойност на сигнала г.Сигнал за разлика при-u максот елемента за сравнение отива към релето signum SR.Когато разликата при-y max достига стойност на мъртвата зона при n signum реле, то обръща задвижващия механизъм ТЯХ,което влияе на входния сигнал хобект. След задействане на релето signum, запаметено от запаметяващото устройство паметзначение гнулиране и съхранение на сигнала призапочва отново.
Системите с екстремна памет обикновено имат задвижки с постоянна скорост на движение, т.е. dx/dt=±k 1 Където к= конст. в зависимост от сигнала ИРелейният задвижващ механизъм Signum променя посоката на движение.
Нека обясним работата на SAO със запомнянето на екстремума. Да приемем, че в момента T 1 (фиг. 4), когато състоянието на обекта се характеризира със стойностите на сигналите съответно на входа и изхода х 1 И при 1 (точка М 1), екстремният регулатор е включен. В този момент устройството с памет съхранява сигнала при 1 . Да приемем, че екстремният регулатор след пускане в експлоатация е започнал да увеличава стойността Х,докато стойността принамалява - устройството за съхранение не реагира на това. В резултат на това на изхода на сигналното реле се появява сигнал при-при 1 . В момента Tсигнал при-при 1 достига мъртвата зона на сигналното реле при n(точка М 2), който работи чрез обръщане на задвижващия механизъм. След това съхранената стойност при 1 се нулира и устройството с памет съхранява новата стойност при 2 . Сигнал за влизане на обект хнамалява, а сигналът за изход присе увеличава (траектория от точката М 2 Да се М 3). Тъй като принарастване през цялото време, продукция паметнепрекъснато следва промяната г.
Ориз. 4Търсене на оптимума в SAO със запаметяване на екстремума:
А- характеристики на обекта; b- промяна на изхода на обекта; V- сигнал на входа на релето signum; Ж- промяна на входа на обекта.
В точката М 3 системата достига крайност, но спадът хпродължава. В резултат на това след точката М 3 значение привече намалява и паметпомни гМакс. Сега на входа на релето signum SRдиференциалният сигнал се появява отново y-y макс.В точката М 4 , Кога г 4 -гмакс = г n, релето signum се активира, обръща задвижващия механизъм и нулира съхранената стойност гмакс и т.н.
Колебанията се задават около екстремума на контролираната стойност. От фиг. 4 се вижда, че периодът на входните трептения Т вобект е 2 пъти по-голям от периода на трептене на изхода на обекта T out. Релето Signum обръща IM, когато г=гмакс - гн. Посоката на движение на IM след задействане на релето signum зависи от посоката на движение на IM преди задействане на релето signum.
От разглеждането на работата на SAO със запаметяването на екстремума се вижда, че името му не отразява съвсем точно същността на работата на системата. Запаметяващото устройство фиксира неекстремум на статичната характеристика на обекта (стойността му в момента на пускане в действие на контролера е неизвестна). Устройството с памет фиксира стойностите на изходното количество приобект, когато присе увеличава.
Стъпкови системи за автоматична оптимизация
Блоковата схема на стъпковата ACS е показана на фиг. 5. Измерване на изхода приобект в системата се появява дискретно (зад сензора за изход на обекта има импулсен елемент IE 1), на определени интервали ∆ T(∆T- период на повторение на импулсния елемент). По този начин импулсният елемент преобразува променящия се изходен сигнал приобект в поредица от импулси, чиято височина е пропорционална на стойностите прив точки от времето t=n∆T,наречени пунктове за взимане. Нека обозначим стойностите припо това време t=n∆Tпрез на стр.Стойности при nобслужва се в паметта на устройството за съхранение (елемент за забавяне). Устройството за съхранение захранва елемента за сравнение ESпредишна стойност на п- 1 . На ESпристига по едно и също време y n. На изхода на елемента за сравнение се получава сигнал за разлика ∆y n =y n - на п- 1 В следващия момент T=(н+1) ∆Tзаписана стойност за прихващане на сигнала на п- 1 се нулира от паметта и сигналът се запаметява при n+ 1 , сигнал y nидва от паметНа ESи на входа на релето signum SRсе появява сигнал ∆ при n+ 1 = y n + 1 -y n .
Ориз. 5Структурата на дискретното(степер)SAO
И така, сигнал, пропорционален на увеличението ∆ приизлизане на обекта за времевия интервал ∆ T.Ако ∆ y>0тогава такова движение е разрешено от релето signum; ако ∆ при<0, тогава сигналното реле се задейства и променя посоката на входния сигнал Х.
Между сигналното реле SRи изпълнителен механизъм ТЯХ(фиг. 5) е включен още един импулсен елемент IE 2 (работи в синхрон с IE 1), който извършва периодично отваряне на силовата верига ТЯХ,спиране ТЯХза това време.
Актуаторът в такива ACS обикновено променя входа хобект на стъпки с постоянна стойност ∆x. Целесъобразно е входният сигнал на обекта да се променя със стъпка бързо, така че времето за преместване на изпълнителния механизъм с една стъпка да е достатъчно малко. В този случай смущенията, въведени в обекта от задвижващия механизъм, ще се доближат до скокове.
Така релето signum променя посоката на следващата стъпка ∆ x n+ 1 задвижващ механизъм, ако стойността ∆ y nстава по-малко от нула.
Нека разгледаме същността на търсенето на екстремум в стъпаловидна САУ с безинерционен обект. Да приемем, че първоначалното състояние на обекта се характеризира с точката M 1 на статичната зависимост y=f(х) (фиг. 6а). Да приемем, че екстремният регулатор е пуснат в действие в дадения момент T 1 и задвижващият механизъм прави стъпка ∆ хза увеличаване на входния сигнал на обекта.
Ориз. 6Търсене в дискретни SAO: А -характеристики на обекта; b- промяна на изхода; V- промяна на входа
Изходен сигнал на обект прикато същевременно се увеличава. След време ∆ T(в момента T 2) задвижващият механизъм прави стъпка в същата посока, тъй като ∆ при 1 =г 2 -г 1>0. В момента T 3 задвижващият механизъм прави още една стъпка на ∆ хв същата посока, тъй като ∆ г 2 =г 3 -г 2 е по-голямо от нула и т.н T 5 увеличение на производствената мощност ∆ г 3 =г 5 -г 4 , стане по-малко от нула, релето signum се активира и следващата стъпка ∆ хактуаторът ще направи в посока на намаляване на входния сигнал на обекта хи т.н.
При SAO стъпка по стъпка, за да се осигури стабилност, е необходимо движението на системата към екстремума да бъде немонотонно.
Има стъпаловидни CAO, прикоито променят сигнала на входа на една стъпка ∆ хпроменлива и зависи от стойността г.
Автоматични оптимизационни системи с производно управление
Системите за автоматична оптимизация с управление на производната използват свойството на екстремната статична характеристика, която производната dy/dxе равно на нула при стойността на входния сигнал на обекта x=x на едро(Вижте фиг. 7).
Ориз. 7Графика на изменението на производната на унимодалната характеристика
Блоковата схема на една от тези ACS е показана на фиг. 8. Стойностите на входните и изходните сигнали на обекта O се подават към два диференциатора д 1 И д 2 , на изхода на който се получават сигнали, респ dx/dtИ dy/dt.Производните сигнали се подават към разделителното устройство DU.
Ориз. 8Структура на SAO с измерване на производната на статичната характеристика
На изхода DUсе получава сигнал dy/dx,който се подава към усилвателя Прис печалба к 2. Сигналът от изхода на усилвателя отива към задвижващия механизъм ТЯХс променлива скорост на движение, чиято стойност е пропорционална на изходния сигнал на усилвателя И.Печалба ТЯХравно на к 1 .
Ако статичната характеристика на обекта y=f(х) има формата на парабола y=-kx 2 , тогава SAO се описва с линейни уравнения (при липса на смущения), тъй като dy/dx=-2kx,а останалите връзки на системата са линейни. Логическо устройство за определяне на посоката на движение към екстремум не се използва в такава система, тъй като тя е чисто линейна и изглежда, че стойността на екстремума е известна предварително (тъй като dy/dx= 0 за x=xoiit).
Към момента на включване на CAO в експлоатация на ТЯХсе дава някакъв сигнал, за да се задвижи, иначе dx/dt= 0 И dy/dt= 0 (при липса на случайни смущения). След това ACS работи като конвенционален ACS, в който задачата е стойността dy/dx= 0.
Описаната система има редица недостатъци, които я правят почти неприложима. Първо, при dx/dt→ 0 производна dy/dtсъщо клони към нула - проблемът за намиране на екстремума става несигурен. Второ, реалните обекти имат забавяне, така че е необходимо да се разделят един на друг неизмерените едновременно производни dy/dtИ dx/dt,и изместен във времето точно с времето на забавяне на сигнала в обекта, което е доста трудно изпълнимо. Трето, липсата на логическо устройство (сигнум реле) в такава ACS води до факта, че при определени условия системата губи своята работоспособност. Да приемем, че CAO е започнал работа в х
Освен това, дори ако такава система се премести в екстремум в началния момент, тогава тя губи своята работоспособност с произволно малък дрейф на статичната характеристика без обратен превключвател за проверка.
Ориз. 9Система за оптимизация с измерване на производната на изхода на обекта:
А -структура на системата; b- характеристики на обекта; V- промяна на изхода; Ж- входен сигнал д -промяна на записа на обект.
Помислете за друг тип ACS с производно измерване и задвижващ механизъм ТЯХпостоянна скорост на движение, чиято блок-схема е показана на фиг. 9.
Нека разгледаме естеството на търсенето на SAO екстремума с измерването на производната с блоковата диаграма, показана на фиг. 9, А.
Нека безинерционният обект на регулиране ОТНОСНО(фиг. 9, а) има статична характеристика, показана на фиг. 9, b. Състоянието на ACS в момента на включване на екстремния контролер се определя от стойностите на входните сигнали х 1 и излезте при 1 - точка М 1 върху статичната функция.
Да приемем, че екстремният регулатор след пускането му в действие в момента T 1 променя входния сигнал хв посока нарастване. В този случай сигналът на изхода на обекта прище се промени в съответствие със статичната характеристика (фиг. 9, V), и производната dy/dtпри движение от точка М 1 преди М 2 намалява (фиг. 9, Ж). В момента във времето T 2 изходът на обекта ще достигне екстремум при max и производната dy/dtще бъде равно на нула. Поради нечувствителността на релето signum, системата ще продължи да се отдалечава от екстремума. В същото време производната dy/dtпроменя знака и става отрицателен. В момента T 3 , когато стойността dy/dt,оставайки отрицателен, ще надхвърли мъртвата зона на релето signum ( dy/dt)ззадвижващият механизъм ще се обърне и входният сигнал хще започне да намалява. Изходът на обекта ще започне отново да се доближава до екстремума и производната dy/dtстава положителен при движение от точката М 3 преди М 4 (фиг. 9, V). В момента във времето T 4, изходният сигнал отново достига екстремум, а производната dy/dt=0.
Въпреки това, поради нечувствителността на релето signum, движението на системата ще продължи, производната dy/dtстава отрицателна и в точката М 5 ще се обърне отново и т.н.
При тази система се диференцира само изходният сигнал на обекта, който се подава към сигналното реле SR.Тъй като когато системата преминава през екстремума, знакът dy/dtпромени, тогава, за да намерите екстремума, трябва да обърнете ТЯХ,когато производната dy/dtстава отрицателна и надхвърля мъртвата зона ( dy/dt)зсигнално реле.
Система, реагираща на знаци dy/dt,според принципа на работа, той е близък до стъпковия ACS, но по-малко шумоустойчив.
Автоматични системи за оптимизация със спомагателна модулация
В някои работи такива автоматични системи за оптимизация се наричат системи с непрекъснат сигнал за търсене или, според терминологията на A.A. Красовски просто чрез непрекъснати системи на екстремно регулиране.
В тези системи свойството на статичната характеристика се използва за промяна на фазата на трептенията на изходния сигнал на обекта в сравнение с фазата на трептенията на входа на обекта на 180 °, когато изходният сигнал на обекта преминава през екстремум (виж Фиг. 10) .
Ориз. 10Характерът на преминаването на хармоничните трептения през унимодална характеристика
За разлика от разгледаните по-горе ACS, системите със спомагателна модулация имат отделни търсещи и работни движения.
Блоковата схема на ACS със спомагателна модулация е показана на фиг. 11.Входен сигнал хобект О с характеристика y=f(х) е сумата от два компонента: x=xo(T)+агрях ω 0 T, Където АИ ω 0 - постоянни стойности. Компонент агрях ω 0 Tе пробно движение и се произвежда от генератор G,компонент x o(T) е работническо движение. При преминаване към екстремум, променливият компонент агрях ω 0 Tвходният сигнал на обекта предизвиква появата на променлив компонент със същата честота ω 0 =2π/T 0 в изходния сигнал на обекта (виж фиг. 10). Променливият компонент може да бъде намерен графично, както е показано на фиг. 10.
Ориз. единадесетSAO структура със спомагателна модулация
Очевидно е, че променливата компонента на сигнала на изхода на обекта съвпада по фаза с променливата компонента на сигнала на входа за всяка стойност на входа, когато х 0 =x 1
Амплитуда Афлуктуациите при търсене трябва да са малки, тъй като тези флуктуации преминават в изходния сигнал на обекта и водят до грешка при определяне на екстремума.
Количествен компонент y,честота ω 0 , разделени от лентов филтър Е 1 (фиг. 11). Филтърна задача Е 1 е да не пропускате постоянния или бавно променящия се компонент и компонентите на втория и по-високия хармоник. В идеалния случай филтърът трябва да пропуска само компонента с честота ω 0.
След филтър Е 1 променлив компонент на количеството y,честота ω 0 , подаден към умножителната връзка МЗ(синхронен детектор). Референтната стойност също се подава към входа на умножителната връзка v 1 =агрях( ω 0 T + φ ). Фаза φ референтно напрежение v 1 избран в зависимост от изходната фаза на филтъра Е 1 , тъй като филтър f 1 въвежда допълнително фазово изместване.
Изходно напрежение на умножителя u=vv 1 . Със стойност х<хтърговия на едро
u = vv 1 = bгрях( ω 0 T+ φ ) агрях( ω 0 T+ φ ) = абгрях 2 ( ω 0 T + φ )==ab/ 2 .
Когато стойността на сигнала на входа х>х 0PT стойност на сигнала на изхода на умножителната връзка МЗе:
u = vv 1 = bгрях( ω 0 T + φ + 180°) агрях( ω 0 T + φ ) = - абгрях 2 ( ω 0 T + φ )= = - ab/ 2 .
Ориз. 12Характерът на търсенето в CAO с допълнителна модулация:
А -характеристики на обекта; b- промяна на фазата на колебанията; V- хармонични трептения на входа; Ж- общ входен сигнал; д -сигнал на изхода на умножителната връзка.
След сигнала на множителя Иприложен към нискочестотен филтър Е 2 , който не пропуска променливата съставка на сигнала И. DC сигнал и=и 1 след филтър Е 2 се прилага към релейния елемент RE.Релейният елемент управлява задвижващия механизъм при постоянна скорост на движение. Вместо релеен елемент във веригата може да има фазово чувствителен усилвател; тогава задвижващият механизъм ще има променлива скорост на движение.
На фиг. Фигура 12 показва естеството на търсенето на екстремум в ACS със спомагателна модулация, чиято блок-схема е показана на фиг. 11. Да предположим, че първоначалното състояние на системата се характеризира със сигнали на входа и изхода на обекта, респ. х 1 И г 1 (точка М 1 на фиг. 12а).
Защото в точката М 1 значение х 1 <х опт след това, когато екстремният контролер е включен, фазите на входните и изходните колебания ще съвпаднат. Да приемем, че в този случай постоянният компонент на изхода на филтъра Е 2 е положителен ( аб/2>0), което съответства на движението с нарастване Х,т.е. dx 0 /dt>0.В този случай SAO ще се движи към екстремум.
Ако началната точка М 2 , който характеризира положението на системата в момента на включване на екстремалния контролер, е такъв, че входният сигнал на обекта х>х opt (фиг. 12, а), тогава трептенията на входния и изходния сигнал на обекта са в противофаза. В резултат на това постоянният компонент на изхода Е 2 ще бъде отрицателно ( аб/2<0), что вызовет движение системы в сторону уменьшения х (dx 0 /dt<0 ). В този случай SAO ще се доближи до екстремума.
По този начин, независимо от първоначалното състояние на системата, ще бъде осигурено търсене на екстремум.
В системи с задвижващ механизъм с променлива скорост, скоростта на движение на системата до екстремума ще зависи от амплитудата на изходните трептения на обекта и тази амплитуда се определя от отклонението на входния сигнал хот стойността хтърговия на едро
Настройка (изключителен контрол)
Екстремният контрол получи името си от специфичната цел на този контрол. Задачата на екстремалното управление е да се постигне екстремна цел, т.е. екстремизиране (минимизиране или максимизиране) на някакъв показател на обекта, чиято стойност зависи от контролируемите и неконтролируемите параметри на обекта. Една много често срещана операция по настройка води до изключителен контрол.
Всяка персонализация се състои в изграждането на такава система от действия, които осигуряват най-добрия режим на работа за потребителския обект. За да направите това, е необходимо да можете да правите разлика между състоянията на даден обект и да квалифицирате тези състояния по такъв начин, че да знаете кое от двете състояния трябва да се счита за „по-добро“ от другото. Това означава, че трябва да се определи мярка за качеството на настройката по време на процеса на настройка.
Например, при настройване на технологичен процес броят на дефектните части в една партида може да служи като индикатор за нейното качество; в този случай целта на настройката на процеса е да се сведат до минимум отпадъците. Въпреки това, не всички екстремни обекти позволяват такова просто количествено представяне на индекса за качество на настройката. Така например, когато настройвате радио или телевизори, такива мерки за качество на настройка могат да бъдат качеството на звука и качеството
изображения на полученото предаване. Тук вече е доста трудно да се определи количествено индексът на качеството на настройката. Въпреки това, както ще бъде показано по-долу, за да се решат екстремни проблеми с контрола, често е важно да се знае не абсолютната стойност на показателя за качество, а знакът на неговото нарастване в процеса на контрол. Това означава, че за ръководството е достатъчно да знае дали показателят за качество се е увеличил или намалял. В случай на настройка на радио оборудване, човек решава този проблем доста добре, когато става въпрос за качество на звука или изображението.
Ориз. 1.3.1.
По този начин в бъдеще се предполага, че винаги съществува такъв алгоритъм за обработка на информацията за персонализиран обект, който ви позволява да определите количествено качеството на персонализирането на този обект (или знака на промяната в това качество в процеса на управление ). Качеството на настройката се измерва с бройката Q,което зависи от състоянието на контролираните параметри на обекта:
. (1.3.1)
Целта на настройката е екстремизирането на този индикатор, т.е. решението на проблема
където буквата S означава зоната на допустима промяна в контролираните параметри.
На фиг. 1.3.1 показва блокова схема на екстремен обект. Той се формира от самия обект за персонализиране с контролирани входове и наблюдаеми изходи, които носят информация за състоянието на обекта, и конвертор, който на базата на получената информация формира скаларен индикатор за качество на обекта.
Пример за екстремен обект е радиоприемник в процеса на търсене на станция. Ако чуваемостта на станцията намалее (както се казва, станцията „отплува“), тогава за да се получи най-добро звуково предаване, т.е. да се настрои приемникът, е необходимо да се регулира веригата. Управлението на настройката в този случай се състои в определяне на посоката на въртене на копчето за настройка. Нивото на чуваемост на станцията тук е индикатор за качеството на настройката. Не носи необходимото
Ориз. 1.3.2.
контролна информация, т.е. не показва в коя посока да се завърти копчето за настройка. Следователно, за получаване на необходимата информация се въвежда търсене - пробно движение на ръкохватката за настройка в произволна посока, което дава допълнителна и необходима информация за настройка. След това вече можете да кажете точно в каква посока трябва да завъртите копчето: ако чуваемостта е намаляла, трябва да я завъртите в обратната посока, ако вече се е увеличила, трябва да завъртите копчето за настройка в същата посока, за да максималната чуваемост. Такъв прост алгоритъм за търсене, използван при настройка на радиоприемник, който е типичен пример за екстремен обект.
По този начин обектите на екстремен контрол се отличават с липсата на информация на изхода на обекта, наличието на вид информационен „глад“. За получаване на необходимата информация в процеса на управление на екстремни обекти е необходимо да се въведе търсене под формата на специално организирани пробни стъпки. Процесът на търсене отличава настройката и екстремния контрол от всички други видове контрол.
Като по-сериозен пример за екстремален обект с един параметър, разгледайте проблема за оптималното затихване на система за проследяване от втори ред (фиг. 1.3.2). Задвижващото смущение се прилага към входа на тази серво система y*(t),определяне на изходното състояние на y(t). Относно характера на поведението y* (t)нищо не се знае. Освен това, статистическите свойства на смущението y*(t) могат да се променят по неочаквани начини.
Ориз. 1.3.3.
Задачата на настройката е да се избере такова затихване, което прави тази серво система оптимална по отношение на минималния функционален:
Величина Q е оценка на дисперсията на остатъка o(t)=y(t)-y*(t)върху основата T. Очевидно, когато настройвате серво системата, трябва да се стремите да минимизирате стойността на Q.
Тук посочената сервосистема действа като обект на настройка, изходната информация за определяне на качеството на работата на обекта е нейният вход и изход, а преобразувателят формира показателя за качество по формулата (1.3.3). Полученият екстремен обект има характеристиката, показана на фиг. 1.3.3. Характерът на зависимостта Q ( О) изразява очевидния факт, че твърде малкото затихване е също толкова лошо, колкото и прекаленото затихване. Както се вижда, характеристиката (1.3.3) има подчертан екстремален характер с минимум, съответстващ на оптималното затихване О*. В допълнение, характеристиката зависи от свойствата на смущението y*(t).Следователно оптималното състояние О*,минимизиране на Q ( О), също зависи от естеството на задвижващото смущение y*(t) и се променя заедно с него. Това ни кара да се обърнем към създаването на специални автоматични системи за настройка, които поддържат обекта в настроено (екстремно) състояние, независимо от свойствата на смущенията. Тези автоматични устройства, които решават проблема с настройката, се наричат екстремални контролери или оптимизатори (т.е. устройства за оптимизиране на обект).
Отличителна черта на екстремните обекти е немонотонността (екстремността) на характеристиката, което прави невъзможно използването на метода на управление за управление на такива обекти. Наистина, наблюдавайки изходната стойност Q на обекта в горния пример (виж Фиг. 1.3.3), е невъзможно да се изгради контрол, т.е. да се определи в каква посока трябва да се промени контролираният параметър О.Тази несигурност е свързана преди всичко с възможността за две ситуации и изхода от които към целта о*произведени по точно обратния начин (в първия случай трябва да се увеличи О,а във втория – да намали). Преди да управлявате такъв обект, е необходимо да получите допълнителна информация - в този пример тази информация се състои в определяне на кой клон на характеристиката е обектът. За да направите това, например, достатъчно е да определите стойността на индекса на качеството в съседна точка о +? О,Където? Ое сравнително малко отклонение.
Трябва да се отбележи, че автоматизацията на процеса на настройка е оправдана само ако екстремната характеристика на обекта се променя във времето, т.е. когато екстремното състояние се лута. Ако характеристиката на обекта не се променя, тогава процесът на търсене на екстремум е еднократен и следователно не се нуждае от автоматизация (достатъчно е обектът да се стабилизира в веднъж определено екстремално състояние).
На фиг. 1.3.4 за илюстрация показва блокова диаграма на контрол на екстремното затихване на серво система, която проследява позицията на целта. при(t), естеството на поведението на което се променя.
Ориз. 1.3.4.
Тук екстремният контролер решава проблема с настройката, т.е. поддържа такава стойност на затихване О, което минимизира показателя за качество на серво системата.
Оптимизационният проблем обикновено се състои в намирането и поддържането на такива управляващи въздействия, които осигуряват екстремум на определен критерий за качеството на работата на управляващия обект. Този проблем може да се реши автоматично с помощта на екстремни контролери, които търсят оптимални управляващи въздействия в процеса на работа. Системи, които реализират автоматично търсене и поддържане на екстремум на определен показател за качеството на работа на обекта, се наричат системи за екстремно управление или системи за автоматична оптимизация. Системите за автоматична оптимизация, поради внедряването в тях на алгоритми за търсене на оптимален контрол, имат редица предимства, основното от които е способността им да функционират нормално при условия на непълна априорна информация за обекта и смущенията, действащи върху него. Използването на екстремни системи за управление е препоръчително в случаите, когато критерият за качество на обекта е с подчертан екстремум и има възможности за търсене и поддържане на неговия оптимален (екстремален) режим на работа. Развитието на теорията и технологията на екстремните системи за управление вече е достигнало значително ниво. Промишлеността произвежда типични екстремни контролери (автоматични оптимизатори) за редица технологични процеси.
Системите за екстремен контрол представляват един от най-теоретично и практически развитите класове адаптивни системи. Екстремални обекти се наричат обекти за автоматично управление, в които статичната характеристика има екстремум, чиято позиция и величина не са известни и могат да се променят непрекъснато.
Обикновено екстремният контролер търси и поддържа такива стойности на координатите на обекта, при които изходът 
достига екстремна стойност. Този режим на работа на обекта и системата като цяло е оптимален по отношение на минимума или максимума на критерия за качество. Самолетът може да служи като пример за едномерен екстремен обект. Зависимост на километричния разход на гориво гот скоростта на полета ххарактеризиращ се с наличието на екстремум, чиято стойност и положение се променят при промяна на теглото на самолета поради разхода на гориво.
В зависимост от броя на екстремумите обектите се разделят на едноекстремни и многоекстремални, като във втория случай проблемът за управление е да се намери глобален екстремум, т.е. най-висок максимум или най-нисък минимум. В зависимост от броя на управляващите въздействия, генерирани в екстремалния регулатор, се разграничават едномерни и многомерни екстремални системи за управление. По естеството на работа във времето екстремалните системи могат да бъдат непрекъснати и дискретни. В зависимост от характера на търсещия сигнал се разграничават екстремални системи с детерминирани и произволни търсещи сигнали.
Необходимостта от адаптивни (адаптивни) системи за управление възниква във връзка с усложняването на проблемите на управлението при липса на практическа възможност за подробно изследване и описание на процесите, протичащи в обектите на управление при наличие на променящи се външни смущения. Ефектът на адаптация се постига благодарение на това, че част от функциите по приемане, обработка и анализ на процесите в обекта на управление се изпълняват по време на работа на системата. Това разделение на функциите допринася за по-пълното използване на информацията за протичащите процеси при формирането на управляващи сигнали и може значително да намали влиянието на несигурността върху качеството на управлението. По този начин адаптивното управление е необходимо в случаите, когато влиянието на несигурността или "непълнотата" на априорна информация за работата на системата става значително за осигуряване на определеното качество на процесите на управление. В момента има следната класификация на адаптивните системи: самонастройващи се системи, системи с адаптация в специални фазови състояния и системи за обучение.
Класът на самонастройващите се (екстремни) системи за автоматично управление е широко разпространен поради доста проста техническа реализация. Този клас системи се дължи на факта, че редица обекти на управление или технологични процеси имат екстремни зависимости (минимални или максимални) на работния параметър от управляващите въздействия. Те включват мощни електродвигатели с постоянен ток, технологични процеси в химическата промишленост, различни видове пещи, самолетни реактивни двигатели и др. Нека разгледаме процесите, протичащи в пещта по време на изгаряне на гориво. При недостатъчно подаване на въздух горивото в пещта не изгаря напълно и количеството генерирана топлина намалява. При излишно подаване на въздух част от топлината се отвежда с въздуха. И само при определено съотношение между количеството въздух и топлина се достига максималната температура в пещта. В турбореактивен авиационен двигател чрез промяна на разхода на гориво е възможно да се получи максимално налягане на въздуха зад компресора и следователно максимална тяга на двигателя. При нисък и висок разход на гориво налягането на въздуха зад компресора и тягата пада. Освен това трябва да се отбележи, че крайните точки на контролните обекти са "плаващи" във времето и пространството.
В общия случай можем да твърдим, че има екстремум, а при какви стойности на управляващото въздействие той се достига е предварително неизвестно. При тези условия системата за автоматично управление по време на работа трябва да формира управляващо действие, което довежда обекта до екстремна позиция и го поддържа в това състояние при условия на смущения и „плаващ“ характер на екстремни точки. В този случай управляващото устройство е екстремен регулатор.
Според метода за получаване на информация за текущото състояние на обекта екстремните системи са нетърсени и търсещи системи. В системите без търсене най-доброто управление се определя чрез използване на аналитични зависимости между желаната стойност на работния параметър и параметрите на контролера. В търсачките, които са бавни, намирането на екстремума може да стане по различни начини. Най-разпространеният метод е синхронното детектиране, което се свежда до оценка на производната dy/du, където y е контролираният (работен) параметър на обекта на управление, u е управляващото действие. Блокова схема, илюстрираща метода за синхронно откриване, е показана на фиг. 6.1.
Ориз. 6.1 Синхронна структура за откриване
На входа на обекта на управление, който има екстремна зависимост y(u), заедно с управляващото въздействие U се подава незначително смущение под формата на регулярен периодичен сигнал f(t) = gsinwt, където g е по-голямо от нула и достатъчно малък. На изхода на контролния обект получаваме y = y(u + gsinwt). Получената стойност на y се умножава по сигнала f(t). В резултат на това сигнал А ще приеме стойността
A =yf(t) = y(u+gsinwt)gsinwt.
Ако приемем, че зависимостта y(u) е достатъчно гладка функция, тя може да бъде разширена в степенен ред и с достатъчна степен на точност е ограничена до първите членове на разширението
Y(u+gsinwt)=y(u)+gsinwt(dy/du) + 0,5g 2 sin 2 wt(d 2 y/du 2) + ….. .
Тъй като стойността на g е малка, тогава можем да пренебрегнем членовете от по-висок порядък и в резултат получаваме
Y(u + gsinwt) » y(u) + gsinwt(dy/du).
Тогава в резултат на умножението сигналът А ще приеме стойността
A \u003d y (u) sinwt + g 2 sin 2 wt (dy / du).
На изхода на нискочестотния филтър F получаваме сигнал B
.
Ако времевата константа на филтъра Tдостатъчно големи, получаваме
.
Следователно сигналът B на изхода на филтъра е пропорционален на производната dy/du
Обхватът на XPM не се ограничава до разработка на софтуер. Екстремното управление на проекти ще бъде ефективно за опитни екипи, които изпълняват иновативни проекти, стартиращи фирми, работят в хаотични, непредвидими условия.
Какво е екстремно управление на проекти?
Концепцията XPM е разработена през 2004 г. Но да го считаме за единствения разработчик би било несправедливо. Дъг е вдъхновен от редица техники на други автори:
- модел на радикално управление на проекти Роб Томсет,
- APM Джим Хайсмит,
- концепция за екстремно програмиране Кент Назад.
DeCarlo инвестира в Extreme Project Management теория на хаосаИ сложни адаптивни системи.
Теорията на хаоса е математическа област, посветена на описанието и изследването на поведението на нелинейни динамични системи, които при определени условия са обект на така наречения динамичен хаос.
Сложната адаптивна система е система от много взаимодействащи компоненти, която отговаря на редица условия (фрактална структура, способност за адаптивна дейност и др.). Примерите за CAC включват града, екосистемите, фондовия пазар.
Дъг сравнява екстремното управление на проекти с джаза.
Въпреки че джазът може да звучи хаотично, той има своя собствена структура, благодарение на която музикантите имат възможност да импровизират и да създават истински шедьоври.
Вместо да следват утъпкания път, в Extreme Project Management, ръководителите на проекти обсъждат най-добрата алтернатива с клиента, експериментират, учат се от резултатите и прилагат това знание към следващия проектен цикъл.
Едно от свойствата на някои хаотични системи,
кои са обектите на разглеждане на теорията на хаоса - "ефектът на пеперудата",
стана популярен с "Thunder Came Out" на Рей Бредбъри
Брайън Уорнам, автор на книгата "", очерта пет стъпки, които екстремният екип за управление на проекти трябва да следва, за да завърши успешно проект:
- Вижте- ясно дефинирайте визията на проекта, преди да започнете екстремно управление на проекта
- създавам- включване на екипа в творчески мисловен процес и мозъчна атака за създаване и избор на идеи за постигане на установената визия на проекта
- Опресняване— стимулират екипа да тества идеите си чрез прилагане на иновативни решения
- надценявам- когато цикълът на разработка наближава края си, екипът трябва да преоцени работата си
- Разпределете- След завършване на обучението е важно да разпространявате знания и да ги прилагате към бъдещи етапи на проекта, както и към нови проекти като цяло.
Тъй като хората са в челните редици на екстремното управление на проекти, това също определя спецификата на измерване на успеха на XPM проект:
- потребителите са доволни от напредъка и междинните доставки - има усещане, че проектът се движи в правилната посока, въпреки заобикалящата нестабилност.
- потребителите са доволни от крайната доставка.
- членовете на екипа са доволни от качеството на живота си, докато работят по проекта. Ако ги попитате дали биха искали да работят по подобен проект, повечето от тях ще отговорят да.
Плюсове и минуси на XPM
Сред основните предимства на методологията трябва да се отбележи следното:
- интегритет- Въпреки факта, че Extreme Project Management включва различни методи, инструменти и шаблони, те имат смисъл само когато се прилагат към целия проект като цяло. Вие, като ръководител на проекта, можете да видите целия проект като единна система, без да се налага да анализирате отделните му части
- човешка ориентация- В XPM се набляга на динамиката на проекта. Тя позволява на заинтересованите страни да си взаимодействат и да комуникират и в крайна сметка да отговарят на нуждите на клиента.
- съсредоточете се върху бизнеса- след като резултатът бъде постигнат, вие ще имате ясна визия как проектът може да бъде от полза за вашия клиент. Екипът е постоянно фокусиран върху ранната и честа доставка на продуктите
- хуманизъме един от принципите на екстремното управление на проекти. Състои се в отчитане на качеството на живот на хората, участващи в проекта. Като неразделна част от проекта, страстта към работата и корпоративният дух оказват силно влияние върху бизнеса, затова по време на работата по проекта физическото и морално състояние на екипа е важно
- реалността като основа- екстремното управление на проекти ви позволява да работите в непредсказуема, хаотична среда. Не можете да промените реалността, за да паснете на проекта. Случва се обратното: адаптирате проекта към външни фактори.
Имаше и някои недостатъци. Те могат да бъдат преброени:
- несигурност- тази функция отрязва голям сектор от проекти, като се започне от тези с критичен риск (военни съоръжения, атомни електроцентрали, приложения за интернет банкиране и др.), завършвайки с тръжни проекти със строго определен бюджет, срокове и други свойства на проекта;
- високи изисквания към опита и квалификацията на екипа по проекта- необходимо е постоянно да се адаптирате към промените в проектната среда, да установявате ефективна комуникация помежду си, заинтересованите страни и ръководителя на проекта и да работите на кратки итерации (последното е от значение за ИТ сферата);
- необходимостта от промяна на начина на мислене- за разлика от традиционното управление на проекти, при което работата по проекта протича по обичайните етапи, според одобрения план и роли, при XPM екипът трябва да се преустрои и да бъде подготвен за невъзможността за пълен контрол върху проекта;
- невъзможност за дългосрочно планиране- вчерашният план за актуалност няма да е по-свеж от новините за последния месец. За правилната работа на екипа за постигане на целта на проекта е необходимо да проявите качествата на гъвкавост и самоорганизация.
- проектът се създава в динамична среда- има постоянна смяна на обстоятелствата, скоростта, изискванията;
- възможно приложение метод проба-грешкав работата по проекта;
- По проекта работи опитен екип- за разлика от традиционното управление на проекти, хората са на преден план, а не процесите;
- разработете приложение— по време на жизнения цикъл на разработка софтуерът в повечето случаи успява да промени функционалността или да разшири списъка с налични платформи. Колкото повече потребители използват софтуера, толкова повече промени могат да бъдат направени, за което екстремното управление на проекти е чудесно.
- това е мета проект- което е разделено на много малки проекти. XPM в този случай ще ви помогне да се справите със забавянето на началото на работа;
- собственикът на бизнеса е готов да участва в работата по проекта от началото до края. Трябва да се направят връзки "ръководител на проекти - бизнесмен",
« Ръководител проект— заинтересована страна,
„ръководител на проекта – собственик на бизнес – заинтересована страна“.
Заинтересованите страни са хора и организации, които влияят върху проекта по един или друг начин. Това включва активно участващите в него (екип на проекта, спонсор), и тези, които ще използват резултатите от проекта (клиент), и хората, които могат да повлияят на проекта, въпреки че не участват в него (акционери, партньорски компании).
Екстремното управление на проекти изисква екипът бързо да се адаптира към необичайната, постоянно променяща се среда, в която трябва да работи. Ето защо има няколко основни правила, които са задължителни за ефективното използване на Extreme Project Management:
Истински пример за разликата класическиуправление на проекти от екстремни. В първия се постига планираният резултат, във втория - желаният.
Екстремно управление на проекти:
Използване на лидерство, принципи и инструменти за осигуряване на стойност в лицето на нестабилността Дъг ДеКарло
№1 за всеки, който иска да овладее екстремното управление на проекти. Въз основа на опит с повече от 250 проектни екипа, авторът е написал подробно ръководство за екстремно управление на проекти. Мениджърите на проекти на най-големите международни организации се възхищават на книгата: Management Solutions Group, Inc., Zero Boundary Inc., Guru Unlimited и др.
Ефективно управление на проекти: Традиционно, Адаптивно, Екстремно,
Трето издание Робърт К. Висоцки
След като прочетете, можете да добиете представа не само за екстремно управление на проекти, но и за адаптивно. От интересното - в края на всяка глава са дадени въпроси за рационализиране на представения материал, който е наситен с реални казуси на проекти от различни области.
Радикално управление на проекти Роб Томсет
Extreme Project Management е представен от "А" до "Я", като е разглобен всеки инструмент и техника, с помощта на които е реализиран Extreme Project Management. Максимум практическа информация с казуси.
Архитектурни практики: Екстремно управление на проекти за архитекти
Не книга, а, но е невъзможно да не я включим в селекцията заради нейната уникалност. Това е изчерпателен ресурс за използването на XPM в архитектурата и строителството. За съжаление, авторът на сайта вече не го актуализира, но страницата все още е подходяща като измамник.
Присъда
изкуството и науката за улесняване и управление на потока от мисли, емоции и действия по такъв начин, че да се получат максимални резултати в трудни и нестабилни условия.
Причините за успеха на XPM сред другите методи за управление се крият в три равнини:
- Extreme Project Management прави това възможно непрекъсната самокорекция и самоусъвършенстванев реално време;
- XPM се фокусира върху определяне и следване на мисията на проектачрез вдъхване на доверие на заинтересованите страни и екипа на проекта;
- човешка ориентация, хуманизъм и приоритет на хората пред процесите като ключови характеристики на методологията.
