Scopul lucrării
Familiarizați-vă cu construcția pas cu pas a sistemelor de control extreme în control obiecte dinamice cu o întârziere.
Partea teoretică
În orice producție (fabrică, fabrică) există un anumit indicator tehnic și economic (TEI), care caracterizează pe deplin eficiența acestei producții. Este benefic să mențineți acest indicator principal la o valoare extremă. Un astfel de indicator general poate fi profitul întreprinderii.
Pentru toate procesele tehnologice (în ateliere, departamente) care fac parte din producție, pe baza TEP-ului lider, vă puteți formula propriul TEP privat (de exemplu, costul unei unități de producție la o anumită productivitate). La rândul său proces poate fi de obicei împărțit într-un număr de secțiuni (unități tehnologice), pentru fiecare dintre ele se găsește și criteriul de optimitate Q . Atingerea extremului Q va aduce TEP-ul privat al procesului și TEP-ul lider al producției în ansamblu mai aproape de extrem.
Criteriul de optimizare Q poate fi direct orice parametru tehnologic (de exemplu, temperatura flăcării unui dispozitiv de ardere) sau o anumită funcție în funcție de parametrii tehnologici (de exemplu, eficiența, efectul termic al reacției, puterea). produs util pentru o anumită perioadă de timp etc.).
Dacă criteriul de optimitate Q este o funcție a unor parametri ai obiectului, atunci un sistem de control extrem (ERS) poate fi utilizat pentru a optimiza acest obiect.
În cazul general, valoarea criteriului de optimitate depinde de modificările unui număr de parametri de intrare ai obiectului. Există multe obiecte de control pentru care valoarea criteriului de optimitate Q depinde în principal de modificarea unui parametru de intrare. Exemple de astfel de obiecte includ diferite tipuri de dispozitive de ardere, reactoare catalitice, tratarea chimică a apei la centralele termice și multe altele.
Deci, sistemele de control extreme sunt concepute pentru a căuta valori optime ale acțiunilor de control, adică. astfel de valori care oferă extremul unui criteriu Q optimitatea procesului.
Sistemele de control extrem, care sunt concepute pentru a optimiza un obiect folosind un canal de intrare, sunt numite cu un singur canal. Astfel de SER sunt cele mai răspândite.
La optimizarea obiectelor cu inerție semnificativă și întârziere pură, este recomandabil să se utilizeze sisteme extreme în trepte care acționează asupra intrării controlate a obiectului la intervale de timp discrete.
Când se studiază un sistem extremal, în cele mai multe cazuri este convenabil să se reprezinte obiectul de optimizare ca o conexiune în serie a trei legături: o legătură inerțială liniară de intrare, o caracteristică statică extremă la = F(X) și legătura inerțială liniară de ieșire (Fig. 1). Această schemă de substituție structurală poate fi denumită LNL.
Orez. 1Schema unui obiect LNL extrem
Este convenabil să luăm factorii de câștig ai ambelor legături liniare egale cu unitatea. Dacă inerția legăturii liniare de intrare este neglijabilă în comparație cu inerția legăturii liniare de ieșire, obiectul poate fi reprezentat printr-un circuit echivalent NL; dacă inerția legăturii liniare de ieșire este neglijabilă, utilizați un circuit echivalent LN. Proprietățile inerțiale intrinseci ale unui obiect sunt de obicei reprezentate de o legătură inerțială de ieșire; Inerția dispozitivelor de măsură ale sistemului aparține aceleiași legături.
O legătură liniară de intrare apare de obicei în diagrama structurală a unui obiect atunci când mecanismul de acţionare (AM) al unui sistem extrem acționează asupra obiectului de optimizare însuși printr-o legătură care are inerție, de exemplu, dacă parametrul de intrare al obiectului optimizat este temperatura și AM influenţează schimbarea acestuia prin schimbătorul de căldură. Inerția actuatorului este de asemenea inclusă în partea liniară de intrare.
Trebuie remarcat faptul că coordonatele obiectului de control intermediar între legăturile liniare și neliniare în marea majoritate a cazurilor nu pot fi măsurate; acest lucru este ușor de realizat doar prin modelarea sistemului.
În unele cazuri, este posibil să se determine diagrama structurală a înlocuirii unui obiect doar experimental.
Pentru a face acest lucru, ar trebui să modificați coordonatele de intrare a obiectului v 1, corespunzătoare valorii de ieșire z 1 , la v 2 (Fig. 2, O), la care valoarea coordonatei de ieșire a obiectului ca urmare a procesului tranzitoriu va fi aproximativ egală cu z 1 .
Dacă această perturbare practic nu a provocat nicio modificare vizibilă a coordonatei de ieșire a obiectului (Fig. 2, b), atunci nu există nicio legătură inerțială de intrare. Dacă procesul de tranziție ca urmare a unei astfel de perturbări are o formă calitativ apropiată de cea prezentată în Fig. 2, V, atunci legătura inerțială la intrarea obiectului există.
Orez. 2Caracteristicile unui amplificator operațional extrem
Structura obiectelor NL și LL, a căror parte liniară este descrisă ecuație diferențială primul ordin cu sau fără întârziere și caracteristica statică y=f(x) poate fi orice funcție continuă cu un extrem în domeniul de funcționare poate fi aproximată suficient număr mare instalatii industriale optimizare.
Sisteme de control extrem:
Sisteme automate de optimizare cu memorare extremum
În controlerele extreme SAO cu memorare extremă, diferența dintre valoarea curentă a semnalului de ieșire este furnizată releului de semnal la obiect și valoarea acestuia la momentul anterior.
Schema bloc a sistemului de autoreglare cu memorare extremum este prezentată în Fig. 3 . Valoarea de ieșire a obiectului DESPRE cu caracteristică statică y=f(X) alimentat la dispozitivul de stocare memorie regulator extrem.
Orez. 3Sistem automat de optimizare cu memorare extremum
Dispozitivul de stocare al unui astfel de sistem ar trebui să înregistreze doar o creștere a semnalului de intrare, de exemplu. memorarea are loc numai cu creşterea u. Să scadă la Dispozitivul de stocare nu răspunde. Semnalul de la dispozitivul de stocare este furnizat continuu elementului de comparație ES, unde este comparat cu valoarea curentă a semnalului u. Semnal de diferență la-la max de la elementul de comparație se duce la releul de semnal SR. Când diferența la-y max atinge valoarea zonei moarte u n releu de semnal, inversează actuatorul EI, care afectează semnalul de intrare X obiect. După activare, releul de semnal este stocat de dispozitivul de memorie memorie sens y semnalul este resetat și stocat laîncepe din nou.
Sistemele cu memorie extremum au de obicei actuatoare cu o viteză constantă de mișcare, adică. dx/dt=±k 1 Unde k=const. În funcție de semnal Şi Actuatorul releului de semnal schimbă direcția de mișcare.
Să explicăm funcționarea SAO cu memorarea extremului. Să presupunem că în acest moment t 1 (Fig. 4), când starea obiectului este caracterizată de valorile semnalelor la intrare și respectiv la ieșire X 1 Şi la 1 (punct M 1), Regulatorul extrem este pornit. În acest moment, dispozitivul de memorie stochează semnalul la 1 . Să presupunem că controlerul extrem, după ce a fost pus în funcțiune, a început să crească valoarea X,în acest caz valoarea la scade - dispozitivul de stocare nu răspunde la aceasta. Ca rezultat, un semnal apare la ieșirea releului de semnal la-la 1 . În acest moment t semnal la-la 1 ajunge în zona moartă a releului de semnal u n(punct M 2), care se declanșează, inversând actuatorul. După aceasta, valoarea stocată la 1 este resetat și dispozitivul de stocare stochează noua valoare la 2 . Semnal de intrare obiect X scade, iar semnalul de ieșire la crește (traiectoria de la punct M 2 La M 3). Din moment ce laîn creștere tot timpul, producția memorie urmareste continuu schimbarea u.
Orez. 4Găsirea optimului în SAO cu stocarea extremului:
O- caracteristicile obiectului; b- modificarea ieșirii obiectului; V- semnal la intrarea releului de semnal; G- modificarea intrării obiectului.
La punctul M 3 sistemul atinge un extremum, dar scade X continuă. Ca urmare, după punct M 3 sens la este deja în scădere și memorieîşi aminteşte y Max. Acum există un releu de semnal la intrare SR semnalul de diferență apare din nou a-a max. La punctul M 4 , Când y 4 -y max = y n, se declanșează releul de semnal, inversând actuatorul și resetând valoarea stocată y max, etc.
Se stabilesc oscilații în jurul extremului valorii controlate. Din fig. 4 se poate observa că perioada oscilaţiilor de intrare T în obiectul este de 2 ori mai mare decât perioada de oscilație a ieșirii obiectului T out. Releul de semnal inversează MI atunci când y=y max - y n. Direcția de mișcare a IM după activarea releului de semnal depinde de direcția de mișcare a IM înainte de funcționarea releului de semnal.
Din examinarea funcționării sistemului de autoreglare cu memorarea extremumului, este clar că numele acestuia nu reflectă în întregime cu exactitate esența funcționării sistemului. Dispozitivul de stocare nu înregistrează extremul caracteristicii statice a obiectului (valoarea acestuia în momentul în care controlerul este pornit este necunoscută). Dispozitivul de memorie înregistrează valorile cantității de ieșire la obiect când la crește.
Sisteme de optimizare automată de tip pas
Schema bloc a unui sistem de control automat pas cu pas este prezentată în Fig. 5. Măsurarea semnalului de ieșire la obiectul din sistem apare discret (în spatele senzorului de ieșire a obiectului există un element de impuls IE 1), adică la anumite intervale ∆ t(∆t- perioada de repetare a elementului puls). Astfel, elementul de impuls convertește semnalul de ieșire în schimbare la obiect într-o succesiune de impulsuri, a căror înălțime este proporțională cu valorile la pe momente în timp t=n∆t, numite momente de îndepărtare. Să notăm valorile la la un moment dat t=n∆t prin la p. Valori y n sunt alimentate la dispozitivul de stocare a memoriei (element de întârziere). Dispozitivul de stocare furnizează elementul de comparație ES valoarea anterioară u p- 1 . Pe ES sosește simultan y n. Ieșirea elementului de comparație produce un semnal de diferență ∆y n =y n - u p- 1 În clipa următoare t=(n+1) ∆t valoarea stocată de captare a semnalului u p- 1 este resetat din memorie și semnalul este stocat y n+ 1 , un semnal y n provine din memorie pe ES iar la releul semnalului de intrare SR apare semnalul ∆ y n+ 1 = y n + 1 -y n .
Orez. 5Structură discretă(stepper)SAO
Deci, un semnal proporțional cu incrementul ∆ este furnizat releului de semnal în sistemul de control automat cu pas la ieșirea unui obiect pe o perioadă de timp ∆ t. Dacă ∆ y>0 atunci o astfel de mișcare este permisă de releul de semnal; dacă ∆ la<0, atunci releul de semnal este activat și schimbă direcția semnalului de intrare X.
Între releul de semnal SRși actuator EI(Fig. 5) este inclus un alt element de impuls IE 2 (lucru în sincronizare cu IE 1), care deschide periodic circuitul de putere EI, oprire EI pentru această dată.
Actuatorul din astfel de sisteme automate modifică de obicei intrarea X obiect în trepte până la o valoare constantă ∆x. Este recomandabil să schimbați rapid semnalul de intrare al obiectului cu pas, astfel încât timpul necesar pentru deplasarea servomotorului cu un pas să fie suficient de scurt. În acest caz, perturbațiile introduse în obiect de către actuator se vor apropia de cele abrupte.
Astfel, releul de semnal schimbă direcția pasului ∆ următor x n+ 1 actuator, dacă valoarea ∆ y n devine mai putin de zero.
Să luăm în considerare natura căutării unui extremum într-un sistem automat pas cu pas cu un obiect fără inerție. Să presupunem că starea inițială a obiectului este caracterizată de punctul M 1 de dependența statică y=f(x) (Fig. 6, a). Să presupunem că regulatorul extrem intră în funcțiune în momentul de față t 1 iar actuatorul face un pas ∆ X pentru a crește semnalul de intrare obiect.
Orez. 6Căutați în CAO discret: A - caracteristicile obiectului; b- modificarea producției; V- modificarea intrării
Semnal de ieșire obiect laîn același timp crește și el. După timpul ∆ t(la timp t 2) actuatorul face un pas în aceeași direcție, deoarece ∆ la 1 =y 2 -y 1 >0. În acest moment t 3 actuatorul mai face un pas cu ∆ Xîn aceeași direcție, deoarece ∆ y 2 =y 3 -y 2 este mai mare decât zero etc. În momentul de față t 5 creşterea semnalului de ieşire obiect ∆ y 3 =y 5 -y 4 , devine mai mică decât zero, releul de semnal este declanșat și următorul pas ∆ X actuatorul va face în sensul scăderii semnalului de intrare obiect X etc.
În sistemele automate de control pas cu pas, pentru a asigura stabilitatea, este necesar ca mișcarea sistemului spre extremum să fie nemonotonă.
Există CAO pas cu pas, la care modifică semnalul de intrare într-un singur pas ∆ X variabilă și depinde de valoare y.
Sisteme automate de optimizare cu control derivat
Sistemele de optimizare automată cu control derivat utilizează proprietatea caracteristicii statice extreme pe care derivata dy/dx egal cu zero la valoarea semnalului de intrare obiect x=x cu ridicata(vezi Fig. 7).
Orez. 7Graficul modificărilor derivatei unei caracteristici unimodale
Schema bloc a unuia dintre aceste sisteme autopropulsate este prezentată în Fig. 8. Valorile semnalelor de intrare și de ieșire ale obiectului O sunt alimentate la doi diferențiatori D 1 Şi D 2, la ieșirea cărora se obțin semnale, respectiv dx/dtŞi dy/dt. Semnalele derivate sunt trimise către dispozitivul de divizare DU.
Orez. 8Structura sistemului de autoreglare cu măsurarea derivatei caracteristicii statice
Ieșire DU se obtine un semnal dy/dx, care este alimentat la amplificator U cu câștig k 2. Semnalul de la ieșirea amplificatorului ajunge la actuator EI cu viteză variabilă de mișcare, a cărei valoare este proporțională cu semnalul de ieșire al amplificatorului Şi. Câştig EI egal k 1 .
Dacă caracteristica statică a obiectului y=f(x) are forma unei parabole y=-kx 2 , atunci SAO este descris prin ecuaţii liniare (în absenţa perturbaţiilor), întrucât dy/dx=-2kx, iar legăturile rămase ale sistemului sunt liniare. Un dispozitiv logic pentru determinarea direcției de mișcare către extremum nu este utilizat într-un astfel de sistem, deoarece este pur liniar și în el, s-ar părea, valoarea extremumului este cunoscută dinainte (deoarece dy/dx= 0 la x=x oiit).
În momentul de față sistemul de tun autopropulsat este pus în funcțiune la EI se dă un semnal pentru a-l pune în mișcare, în caz contrar dx/dt= 0 Şi dy/dt= 0 (în absența unor perturbări aleatorii). După aceasta, ACS funcționează ca un ACS obișnuit, a cărui sarcină este valoarea dy/dx= 0.
Sistemul descris are o serie de dezavantaje care îl fac practic inutilizabil. În primul rând, când dx/dt→ 0 derivat dy/dt de asemenea, tinde spre zero - sarcina de a găsi extremul devine incertă. În al doilea rând, obiectele reale au o întârziere, deci este necesar să se împartă derivatele care nu sunt măsurate simultan unul de celălalt dy/dtŞi dx/dtși deplasat în timp exact de timpul de întârziere al semnalului din obiect, care este destul de dificil de realizat. În al treilea rând, absența unui dispozitiv logic (releu de semnal) într-un astfel de sistem automatizat duce la faptul că în unele condiții sistemul își pierde funcționalitatea. Să presupunem că pistolul autopropulsat a început să funcționeze când x
În plus, chiar dacă un astfel de sistem se deplasează către un extremum în momentul inițial, își pierde funcționalitatea cu o deviere arbitrar mică a caracteristicii statice fără un comutator invers de testare.
Orez. 9Sistem de optimizare cu măsurarea derivatei ieșirii obiectului:
A - structura sistemului; b- caracteristicile obiectului; V- modificarea producției; G- semnal de intrare, d - modificarea introducerii obiectului.
Să luăm în considerare un alt tip de sistem de autoreglare cu măsurare derivată și un actuator EI viteză constantă de mișcare, a cărei diagramă bloc este prezentată în Fig. 9.
Să luăm în considerare natura căutării extremului SAO cu măsurarea derivatei cu diagrama bloc prezentată în Fig. 9, O.
Fie obiectul inerțial al reglementării DESPRE(Fig. 9, a) are o caracteristică statică prezentată în Fig. 9, b. Starea sistemului de control automat în momentul în care controlerul extrem este pornit este determinată de valorile semnalelor de intrare x 1 si iesi la 1 - punct M 1 asupra caracteristicii statice.
Să presupunem că controlerul extremal, după ce a fost pus în funcțiune în momentul de față t 1 modifică semnalul de intrare Xîn direcția creșterii. În acest caz, semnalul la ieșirea obiectului la se va modifica în conformitate cu caracteristica statică (Fig. 9, V), și derivata dy/dt când se deplasează dintr-un punct M 1 la M 2 scade (Fig. 9, G). La un moment dat t 2 ieșirea obiectului va atinge un extremum la max, iar derivata dy/dt va fi egal cu zero. Datorită insensibilității releului de semnal, sistemul va continua să se miște, îndepărtându-se de extremum. În acest caz, derivata dy/dt va schimba semnul și va deveni negativ. În acest moment t 3 , când valoarea dy/dt rămânând negativ, va depăși zona moartă a releului de semnal ( dy/dt)H, actuatorul se va inversa iar semnalul de intrare va X va începe să scadă. Ieșirea obiectului va începe să se apropie din nou de extremum și de derivată dy/dt va deveni pozitiv la trecerea de la punct M 3 la M 4 (Fig. 9, V). La un moment dat t 4, semnalul de ieșire atinge din nou un extrem, iar derivata dy/dt=0.
Cu toate acestea, din cauza insensibilității releului de semnal, mișcarea sistemului va continua, derivată dy/dt va deveni negativ la momentul respectiv M 5 invers va apărea din nou, etc.
În acest sistem, este diferențiat doar semnalul de ieșire al obiectului, care este alimentat releului de semnal SR. De când sistemul trece printr-un extremum semnul dy/dt modificări, apoi pentru a găsi extremul pe care trebuie să îl inversați EI, când derivată dy/dt va deveni negativ și va depăși zona moartă ( dy/dt)H releu Signum.
Sistem receptiv la semnă dy/dt conform principiului de funcționare, este aproape de pistolul autopropulsat pas cu pas, dar este mai puțin rezistent la zgomot.
Sisteme de optimizare automată cu modulare auxiliară
În unele lucrări, astfel de sisteme automate de optimizare sunt numite sisteme cu semnal de căutare continuă sau, în terminologia A.A. Krasovsky pur și simplu prin sisteme continue de reglare extremă.
Aceste sisteme folosesc proprietatea caracteristicii statice de a modifica faza de oscilații a semnalului de ieșire al obiectului în comparație cu faza oscilațiilor de intrare a obiectului cu 180° când semnalul de ieșire al obiectului trece printr-un extrem (vezi Fig. 10).
Orez. 10Natura trecerii vibrațiilor armonice prin caracteristica unimodală
Spre deosebire de sistemele SAO discutate mai sus, sistemele cu modulație auxiliară au mișcări separate de căutare și de lucru.
Schema bloc a sistemului de autoreglare cu modulație auxiliară este prezentată în Fig. 11. Semnal de intrare X obiect O cu caracteristică y=f(x) este suma a două componente: x=x o(t)+o păcat ω 0 t, Unde OŞi ω 0 - valori constante. Componentă o păcat ω 0 t este o mișcare de probă și este generată de un generator G, componentă xo(t) este o mișcare muncitorească. La deplasarea către un extremum, componenta variabilă o păcat ω 0 t semnalul de intrare al obiectului determină apariția unei componente alternative de aceeași frecvență ω 0 =2π/T 0 în semnalul de ieşire al obiectului (vezi Fig. 10). Componenta variabilă poate fi găsită grafic, așa cum se arată în Fig. 10.
Orez. 11Structură SAO cu modulare auxiliară
Este evident că componenta variabilă a semnalului la ieșirea obiectului este în fază cu componenta variabilă a semnalului la intrare pentru orice valoare de intrare, atunci când x 0 =x 1
Amplitudine O oscilațiile de căutare ar trebui să fie mici, deoarece aceste oscilații trec în semnalul de ieșire al obiectului și conduc la o eroare în determinarea extremului.
Componentă a cantității y, având o frecvență ω 0, izolat prin filtru trece-bandă F 1 (Fig. 11). Sarcina de filtrare F 1 este să nu ratați componenta constantă sau care se schimbă lent și componentele armonicilor secunde și superioare. În mod ideal, filtrul ar trebui să treacă doar componenta cu frecvență ω 0.
După filtru F 1 componenta variabila a cantitatii y, având o frecvență ω 0, furnizat la legătura de multiplicare MOH(detector sincron). Valoarea de referință este, de asemenea, furnizată la intrarea legăturii de multiplicare v 1 =o păcat ( ω 0 t + φ ). Fază φ tensiune de referință v 1 selectat în funcție de faza de ieșire a filtrului F 1 , deoarece filtrul Ф 1 introduce o schimbare de fază suplimentară.
Tensiune la ieșirea secțiunii multiplicatorului u=vv 1 . Când valoare x<x angro
u = vv 1 = b păcat ( ω 0 t+ φ ) o păcat ( ω 0 t+ φ ) = ab păcatul 2 ( ω 0 t + φ )= = ab/ 2 .
Când valoarea semnalului de intrare x>X Valoarea semnalului 0PT la ieșirea secțiunii multiplicatorului MOH este:
u = vv 1 = b păcat ( ω 0 t + φ + 180°) o păcat ( ω 0 t + φ ) = - ab păcatul 2 ( ω 0 t + φ )= = - ab/ 2 .
Orez. 12Natura căutării în SAO cu modulație auxiliară:
A - caracteristicile obiectului; b-modificarea fazei de oscilatie; V- oscilaţii armonice la intrare; G- semnal total la intrare; d - semnal la ieșirea secțiunii multiplicatorului.
După secțiunea de multiplicare semnalul Şi alimentat la un filtru trece-jos F 2, care nu trece de componenta variabilă a semnalului Şi. componenta semnal DC și=și 1 dupa filtru F 2 este furnizat elementului releu RE. Elementul releu controlează actuatorul la o viteză constantă. În locul unui element releu, circuitul poate avea un amplificator sensibil la fază; atunci actuatorul va avea o viteza variabila de miscare.
În fig. Figura 12 prezintă natura căutării unui extremum în SAO cu modulație auxiliară, a cărei diagramă bloc este prezentată în Fig. 11. Să presupunem că starea inițială a sistemului este caracterizată de semnale la intrarea și respectiv la ieșirea obiectului X 1 Şi y 1 (punct M 1 în fig. 12, a).
Pentru că la punctul M 1 sens x 1 <х опт atunci când regulatorul extrem este pornit, fazele oscilațiilor de intrare și de ieșire vor coincide. Să presupunem că componenta constantă la ieșirea filtrului este F 2 pozitive ( ab/2>0), care corespunde mișcării cu creștere X, adică dx 0 /dt>0.În acest caz, SAO se va deplasa spre extremum.
Dacă punctul de plecare M 2, care caracterizează poziția sistemului în momentul în care controlerul extrem este pornit, este astfel încât semnalul de intrare al obiectului x>x opt (Fig. 12, a), atunci oscilațiile semnalelor de intrare și de ieșire ale obiectului sunt în antifază. Ca rezultat, componenta constantă la ieșire F 2 va fi negativ ( ab/2<0), что вызовет движение системы в сторону уменьшения X (dx 0 /dt<0 ). În acest caz, SAO se va apropia de extremum.
Astfel, indiferent de starea inițială a sistemului, se va asigura căutarea unui extremum.
În sistemele cu un actuator cu viteză variabilă, viteza de mișcare a sistemului până la extrem va depinde de amplitudinea oscilațiilor de ieșire ale obiectului, iar această amplitudine este determinată de abaterea semnalului de intrare. X din valoare X angro
Personalizare (control extrem)
Managementul extrem își trage numele de la scopul specific al acestui management. Sarcina controlului extrem este de a atinge un scop extrem, adică de a extremiza (minimiza sau maximiza) un indicator al unui obiect, a cărui valoare depinde de parametrii controlați și necontrolați ai obiectului. Controlul extrem este cauzat de o operație de reglare foarte comună.
Orice personalizare consta in construirea unui sistem de actiuni care sa asigure cel mai bun mod de operare al obiectului personalizat. Pentru a face acest lucru, este necesar să se poată distinge între stările unui obiect și să califice aceste stări astfel încât să știm care dintre cele două stări ar trebui considerată „mai bună” decât cealaltă. Aceasta înseamnă că procesul de reglare trebuie să definească o măsură a calității acordării.
De exemplu, la configurarea unui proces tehnologic, un indicator al calității acestuia poate fi numărul de piese defecte dintr-un lot; în acest caz, scopul reglajului procesului este de a minimiza risipa. Cu toate acestea, nu toate obiectele extreme permit o reprezentare cantitativă atât de simplă a indicatorului de calitate a reglajului. Deci, de exemplu, atunci când reglați radiouri sau televizoare, astfel de măsuri de calitate a acordului pot fi calitatea și calitatea sunetului
imagini ale transmisiei primite. Aici este deja destul de dificil să se determine indicatorul de calitate al decorului în formă cantitativă. Totuși, așa cum se va arăta mai jos, pentru a rezolva problemele extreme de control este adesea important să se cunoască nu valoarea absolută a indicatorului de calitate, ci semnul creșterii acestuia în timpul procesului de control. Aceasta înseamnă că pentru management este suficient să știm dacă indicatorul de calitate a crescut sau a scăzut. În cazul instalării echipamentelor radio, o persoană rezolvă destul de bine această problemă când vine vorba de calitatea sunetului sau a imaginii.
Orez. 1.3.1.
Astfel, în viitor se presupune că există întotdeauna un algoritm de procesare a informațiilor despre un obiect personalizat care să permită ca calitatea setarii acestui obiect să fie determinată cantitativ (sau semnul modificărilor acestei calități în timpul procesului de control). Calitatea acordării este măsurată prin număr Q, care depinde de starea parametrilor controlați ai obiectului:
. (1.3.1)
Scopul setării este de a extrema acest indicator, adică de a rezolva problema
unde litera S indică zona de modificare permisă a parametrilor controlați.
În fig. 1.3.1 prezintă o diagramă bloc a unui obiect extrem. Este format din obiectul de setare însuși cu intrări controlate și ieșiri observabile, care transportă informații despre starea obiectului și un convertor, care, pe baza informațiilor primite, formează un indicator scalar al calității obiectului.
Un exemplu de obiect extrem este un receptor radio în procesul de căutare a unui post. Dacă audibilitatea unei stații scade (după cum se spune, stația „plutește”), atunci pentru a obține cel mai bun sunet al transmisiei, adică pentru a regla receptorul, este necesar să reglați circuitul. Controlul reglajului în acest caz constă în determinarea direcției de rotație a butonului de reglare. Nivelul de audibilitate al postului de aici este un indicator al calității acordării. Nu transportă necesarul
Orez. 1.3.2.
informații de control, adică nu indică în ce direcție trebuie rotit butonul de reglare. Prin urmare, pentru a obține informațiile necesare, se introduce o căutare - o mișcare de testare a mânerului de reglare într-o direcție arbitrară, care oferă informații suplimentare și necesare pentru reglare. După aceasta, puteți spune deja exact în ce direcție ar trebui să rotiți butonul: dacă audibilitatea a scăzut, trebuie să o rotiți în direcția opusă, dacă a crescut deja, ar trebui să rotiți butonul de acordare în aceeași direcție până la audibilitate. este maxim. Acesta este cel mai simplu algoritm de căutare folosit la reglarea unui receptor radio, care este un exemplu tipic de obiect extrem.
Astfel, obiectele de control extrem se caracterizează prin informație insuficientă la ieșirea obiectului și prezența unui fel de „foame” de informații. Pentru a obține informațiile necesare în procesul de gestionare a obiectelor extreme, este necesar să introduceți o căutare sub forma unor pași de încercare special organizați. Procesul de căutare distinge reglajul și controlul extrem de toate celelalte tipuri de control.
Ca un exemplu mai „serios” de obiect extremal cu un singur parametru, să luăm în considerare problema amortizarii optime a unui servosistem de ordinul doi (Fig. 1, 3.2). O perturbare principală este furnizată la intrarea acestui sistem de urmărire y*(t), determinarea stării ieșirii y (t). Referitor la natura comportamentului y* (t) nu se stie nimic. Mai mult, proprietățile statistice ale perturbației y*(t) se pot schimba în moduri neașteptate.
Orez. 1.3.3.
Sarcina de reglare este de a selecta o astfel de amortizare care să facă acest servosistem optim în sensul funcționalității minime:
Valoarea lui Q este o estimare a varianței reziduului o(t)=y(t)-y*(t) bazat pe T. Evident, atunci când se instalează sistemul de urmărire, ar trebui să se străduiască să minimizeze valoarea lui Q.
Aici, sistemul de urmărire specificat acționează ca obiect de setare, informațiile de ieșire pentru determinarea calității funcționării obiectului sunt intrarea și ieșirea acestuia, iar convertorul formează un indicator de calitate conform formulei (1.3.3). Obiectul extrem rezultat are caracteristica prezentată în Fig. 1.3.3. Natura dependenței Q ( O) exprimă faptul evident că prea puțină amortizare este la fel de rău ca prea mult. După cum se poate observa, caracteristica (1.3.3) are un caracter extrem pronunțat cu un minim corespunzător amortizarii optime O*. În plus, caracteristica depinde de proprietățile perturbării y*(t). Prin urmare, starea optimă O*, minimizarea Q ( O), depinde, de asemenea, de natura perturbației specifice y*(t) și se modifică odată cu aceasta. Acest lucru ne obligă să apelăm la crearea unor sisteme speciale de reglare automată care mențin obiectul într-o stare reglată (extremă), indiferent de proprietățile perturbațiilor. Aceste dispozitive automate care rezolvă problema de reglare sunt numite regulatoare extreme sau optimizatoare (adică dispozitive pentru optimizarea unui obiect).
O trăsătură distinctivă a obiectelor extreme este caracteristicile de non-monotonitate (extreme), ceea ce face imposibilă utilizarea metodei de reglare pentru a controla astfel de obiecte. Într-adevăr, observând valoarea de ieșire Q a obiectului din exemplul discutat mai sus (vezi Fig. 1.3.3), este imposibil să se construiască un control, adică să se determine în ce direcție ar trebui modificat parametrul controlat. O. Această incertitudine este asociată, în primul rând, cu posibilitatea a două situații și cu calea de ieșire către scop. O* se face exact invers (în primul caz, ar trebui să crești O, iar în al doilea – a reduce). Înainte de a gestiona un astfel de obiect, este necesar să obțineți informații suplimentare - în acest exemplu, această informație constă în determinarea în ce ramură a caracteristicii se află obiectul. Pentru a face acest lucru, de exemplu, este suficient să determinați valoarea indicatorului de calitate într-un punct vecin o + ? O, Unde? O-- abatere destul de mică.
Trebuie remarcat faptul că automatizarea procesului de reglare este justificată numai dacă caracteristica extremă a obiectului se modifică în timp, adică atunci când starea extremă rătăcește. Dacă caracteristica obiectului nu se schimbă, atunci procesul de căutare a extremului este de natură o singură dată și, prin urmare, nu are nevoie de automatizare (este suficient să stabilizați obiectul în starea extremă determinată odată).
În fig. 1.3.4 pentru ilustrare prezintă o diagramă bloc a controlului de amortizare extremă a unui sistem de urmărire care urmărește poziția unei ținte la(t), al cărui comportament se modifică.
Orez. 1.3.4.
Aici controlerul extrem rezolvă problema de reglare, adică menține o astfel de valoare de amortizare O, care minimizează indicatorul de calitate al sistemului de urmărire.
Problema de optimizare constă de obicei în găsirea și menținerea unor astfel de acțiuni de control care să asigure extremul unui anumit criteriu de calitate a funcționării obiectului de control. Această problemă poate fi rezolvată automat cu ajutorul controlerelor extreme, care caută acțiuni de control optime în timpul funcționării. Sistemele care implementează căutarea și urmărirea automată a extremului unui anumit indicator al calității funcționării unui obiect sunt numite sisteme de control extrem sau sisteme de optimizare automată. Sistemele de optimizare automată, datorită implementării algoritmilor de căutare a controalelor optime, prezintă o serie de avantaje, dintre care principalul este capacitatea lor de a funcționa normal în condiții de informații a priori incomplete despre obiect și despre perturbațiile care acționează asupra acestuia. . Utilizarea sistemelor de control extrem este recomandată în cazurile în care criteriul pentru calitatea funcționării unui obiect are un extremum pronunțat și există oportunități de căutare și menținere a modului optim (extrem) de funcționare al acestuia. Dezvoltarea teoriei și tehnologiei sistemelor de control extrem a atins acum un nivel semnificativ. Industria produce regulatoare extreme standard (optimizatoare automate) pentru o serie de procese tehnologice.
Sistemele de control extreme constituie una dintre cele mai dezvoltate clase de sisteme adaptive din punct de vedere teoretic și practic. Extreme sunt acele obiecte de control automat la care caracteristica statica are un extremum, a caror pozitie si valoare sunt necunoscute si se pot schimba continuu.
De obicei, un controler extremal caută și menține astfel de valori ale coordonatelor obiectului la care iese 
atinge valori extreme. Acest mod de funcționare a obiectului și a sistemului în ansamblu este optim în sensul unui criteriu de calitate minim sau maxim. Un exemplu de obiect extrem unidimensional este un avion. Dependența de consumul de combustibil kilometric y pe viteza de zbor x caracterizat prin prezența unui extremum, a cărui mărime și poziție se modifică pe măsură ce greutatea aeronavei se modifică din cauza consumului de combustibil.
În funcție de numărul de extreme, obiectele sunt împărțite în single-extremal și multi-extremal, iar în acest din urmă caz, sarcina de control este de a găsi un extremum global, i.e. cel mai mare maxim sau cel mai mic minim. În funcție de numărul de acțiuni de control generate în controlerul extrem, se disting sistemele de control extrem unidimensional și multidimensional. Prin natura muncii lor în timp, sistemele extreme pot fi continue sau discrete. În funcție de natura semnalului de căutare, se disting sistemele extreme cu semnale de căutare deterministe și aleatorii.
Necesitatea unor sisteme de control adaptabile (reglabile) apare din cauza complexității tot mai mari a problemelor de control în absența posibilității practice a unui studiu detaliat și a descrierii proceselor care au loc în obiectele de control în prezența perturbărilor externe în schimbare. Efectul de adaptare se realizează datorită faptului că o parte din funcțiile de recepție, procesare și analiză a proceselor din obiectul de control este realizată în timpul funcționării sistemului. Această împărțire a funcțiilor contribuie la o utilizare mai completă a informațiilor despre procesele în desfășurare în generarea semnalelor de control și poate reduce semnificativ impactul incertitudinii asupra calității controlului. Astfel, controlul adaptiv este necesar în cazurile în care influența incertitudinii sau „incompletitudinii” informațiilor a priori despre funcționarea sistemului devine semnificativă pentru a asigura calitatea specificată a proceselor de control. În prezent, există următoarea clasificare a sistemelor adaptive: sisteme cu autoajustare, sisteme cu adaptare în stări de fază specială și sisteme de învățare.
Clasa sistemelor de control automat cu auto-ajustare (extreme) este larg răspândită datorită implementării sale tehnice destul de simple. Această clasă de sisteme se datorează faptului că o serie de obiecte de control sau procese tehnologice au dependențe extreme (minime sau maxime) ale parametrului de funcționare de acțiunile de control. Acestea includ motoare electrice cu curent continuu puternice, procese tehnologice din industria chimică, diferite tipuri de cuptoare, motoare cu reacție de avioane etc. Să luăm în considerare procesele care au loc în cuptor în timpul arderii combustibilului. Dacă alimentarea cu aer este insuficientă, combustibilul din focar nu arde complet și cantitatea de căldură generată scade. Când există un exces de aer, o parte din căldură este transportată împreună cu aerul. Și numai cu un anumit raport între cantitatea de aer și căldură se atinge temperatura maximă din focar. Într-un motor turborreactor de avion, prin modificarea consumului de combustibil, este posibil să se obțină o presiune maximă a aerului în spatele compresorului și, în consecință, o forță maximă a motorului. Cu un consum scăzut și ridicat de combustibil, presiunea aerului din spatele compresorului și împingerea scade. În plus, trebuie remarcat faptul că punctele extreme ale obiectelor de control „plutesc” în timp și spațiu.
În cazul general, putem afirma că există un extremum, dar la ce valori ale acțiunii de control se realizează este a priori necunoscut. În aceste condiții, sistemul de control automat în timpul funcționării trebuie să genereze o acțiune de control care să aducă obiectul într-o poziție extremă și să-l mențină în această stare în condiții de perturbații și caracterul „plutitor” al punctelor extreme. Dispozitivul de control este un regulator extrem.
Conform metodei de obținere a informațiilor despre starea curentă a unui obiect, sistemele extreme sunt non-căutarea și căutarea. În sistemele fără căutare, cel mai bun control este determinat prin utilizarea relațiilor analitice dintre valoarea dorită a parametrului de funcționare și parametrii controlerului. În motoarele de căutare, care sunt lente, găsirea extremumului se poate face în diferite moduri. Cea mai utilizată metodă este detecția sincronă, care se reduce la estimarea derivatei dy/du, unde y este parametrul controlat (de funcționare) al obiectului de control, u este acțiunea de control. O diagramă bloc care ilustrează metoda de detectare sincronă este prezentată în Fig. 6.1.
Orez. 6.1 Structura detectiei sincrone
O perturbare nesemnificativă sub forma unui semnal periodic regulat f(t) = gsinwt, unde g este mai mare decât zero și suficient de mic, este aplicată la intrarea obiectului de control, care are o dependență extremă y(u), împreună cu acțiunea de control U. La ieșirea obiectului de control obținem y = y(u + gsinwt). Valoarea y rezultată este înmulțită cu semnalul f(t). Ca rezultat, semnalul A va lua valoarea
A =yf(t) = y(u+gsinwt)gsinwt.
Presupunând că dependența y(u) este o funcție suficient de netedă, ea poate fi extinsă într-o serie de puteri și, cu un grad suficient de precizie, este limitată la primii termeni ai expansiunii
Y(u+gsinwt)=y(u)+gsinwt(dy/du) + 0,5g 2 sin 2 wt(d 2 y/du 2) + ….. .
Deoarece valoarea lui g este mică, putem neglija termenii de ordin superior și, ca rezultat, obținem
Y(u + gsinwt) » y(u) + gsinwt(dy/du).
Apoi, ca urmare a înmulțirii, semnalul A va lua valoarea
A = y(u)sinwt + g 2 sin 2 wt(dy/du).
La ieșirea filtrului trece-jos Ф obținem semnalul B
.
Dacă constanta de timp a filtrului T este suficient de mare, primim
.
Prin urmare, semnalul B la ieșirea filtrului este proporțional cu derivata dy/du
Scopul XPM nu se limitează la dezvoltarea de software. Managementul extrem de proiect va fi eficient pentru echipele cu experiență care implementează proiecte inovatoare, startup-uri și lucrează în condiții haotice, imprevizibile.
Ce este Extreme Project Management?
Conceptul XPM a fost dezvoltat în 2004. Dar ar fi nedrept să-l considerăm singurul dezvoltator. Doug a fost inspirat de o serie de tehnici de la alți autori:
- model de management radical al proiectelor Rob Thomseth,
- APM Jim Highsmith,
- conceptul de programare extremă Kenta Beck.
DeCarlo a fondat Extreme Project Management teoria haosuluiŞi sisteme adaptative complexe.
Teoria haosului este un domeniu matematic dedicat descrierii și studiului comportamentului sistemelor dinamice neliniare, care în anumite condiții sunt supuse așa-numitului haos dinamic.
Un sistem adaptiv complex este un sistem de multe componente care interacționează care îndeplinește o serie de condiții (structură fractală, capacitatea de activitate adaptativă etc.). Exemplele de CAS includ un oraș, ecosisteme și bursa.
Doug compară managementul extrem de proiect cu jazz-ul.
Deși jazz-ul poate suna haotic, are o structură proprie, datorită căreia muzicienii au ocazia să improvizeze și să creeze adevărate capodopere.
În loc să urmeze calea bătută, managerii de proiect în Extreme Project Management discută cu clientul cea mai bună alternativă, experimentează, studiază rezultatele și folosesc aceste cunoștințe în următorul ciclu de proiect.
Una dintre proprietățile unor sisteme haotice este
care sunt obiectele de considerare ale teoriei haosului - „efectul fluture”,
a devenit popular după „A Sound of Thunder” de Ray Bradbury
Brian Warnham, autorul cărții, a subliniat cinci pași pe care o echipă de management de proiect extrem trebuie să-i urmeze pentru a finaliza cu succes un proiect:
- Vedea— definiți clar viziunea proiectului înainte de a începe managementul extrem de proiect
- Crea- angajați echipa în procese de gândire creativă și brainstorming pentru a genera și selecta idei pentru a realiza viziunea stabilită a proiectului
- Actualizare— încurajează echipa să își testeze ideile prin implementarea de soluții inovatoare
- Supraestima— pe măsură ce ciclul de dezvoltare se apropie de sfârșit, echipa ar trebui să-și reevalueze activitatea
- Distribui- După finalizarea instruirii, este important să diseminați cunoștințele și să le aplicați în etapele viitoare ale proiectului, precum și la proiecte noi în general.
Deoarece oamenii sunt în fruntea managementului de proiect extrem, acest lucru determină și specificul măsurării succesului unui proiect XPM:
- utilizatorii sunt mulțumiți de progresul și livrările intermediare - există sentimentul că proiectul se mișcă în direcția corectă, în ciuda instabilității din jur.
- utilizatorii sunt mulțumiți de livrarea finală.
- membrii echipei sunt mulțumiți de calitatea vieții lor în timp ce lucrează la proiect. Dacă îi întrebați dacă ar dori să lucreze la un proiect similar, cei mai mulți vor răspunde da.
Avantaje și dezavantaje ale XPM
Printre principalele avantaje ale metodologiei, trebuie remarcate următoarele:
- integritate- Deși Extreme Project Management include o varietate de metode, instrumente și șabloane, acestea au sens doar atunci când sunt aplicate întregului proiect în ansamblu. Tu, în calitate de manager de proiect, poți vedea întregul proiect ca un singur sistem, fără a fi nevoie să analizezi părțile sale individuale
- orientat spre oameni— în XPM se pune accent pe dinamica proiectului. Permite părților interesate să interacționeze și să comunice și, în cele din urmă, să răspundă nevoilor clienților
- concentrare pe afaceri- odată atins rezultatul, vei avea o viziune clară asupra modului în care proiectul poate beneficia clientul tău. Echipa se concentrează în mod constant pe livrarea produsului devreme și des
- umanism- unul dintre principiile Extreme Project Management. Constă în luarea în considerare a calității vieții persoanelor implicate în proiect. Fiind parte integrantă a proiectului, pasiunea pentru muncă și spiritul corporativ influențează foarte mult afacerea, astfel încât starea fizică și morală a echipei este importantă în timpul lucrului la proiect.
- realitatea ca bază— managementul extrem de proiect vă permite să lucrați într-un mediu imprevizibil, haotic. Nu poți schimba realitatea pentru a găzdui un proiect. Se întâmplă invers: adaptezi proiectul la factori externi.
Au fost și unele minusuri. Acestea includ:
- incertitudine— această caracteristică întrerupe un mare sector de proiecte, începând cu cele cu pericol critic (facilități militare, centrale nucleare, aplicații de internet banking etc.), terminând cu proiecte de licitație cu buget, termene și alte proprietăți ale proiectelor strict specificate;
- cerințe ridicate pentru experiența și calificările echipei de proiect— este necesar să se adapteze constant la schimbările din mediul proiectului, să se stabilească o comunicare eficientă între ei, cu părțile interesate și cu managerul de proiect și să se lucreze în iterații scurte (aceasta din urmă este relevantă pentru sfera IT);
- trebuie să schimbăm modul de gândire— spre deosebire de managementul de proiect tradițional, în care munca la un proiect decurge conform etapelor obișnuite, conform planului și rolurilor aprobate, în XPM echipa trebuie să se restructureze și să fie pregătită pentru imposibilitatea controlului complet asupra proiectului;
- imposibilitatea planificării pe termen lung— planul de ieri nu va fi la fel de relevant ca știrile de luna trecută. Pentru ca echipa să lucreze corect pentru atingerea scopului proiectului, este necesar să se demonstreze calitățile de flexibilitate și autoorganizare.
- proiectul este în curs de creare într-un mediu dinamic— există o schimbare constantă a circumstanțelor, vitezei, cerințelor;
- posibilă utilizare încercare și eroareîn timp ce lucrează la un proiect;
- La proiect lucrează o echipă cu experiență— spre deosebire de managementul de proiect tradițional, oamenii, nu procesele, sunt în frunte;
- dezvoltă o aplicație— în timpul ciclului de viață al dezvoltării, software-ul reușește în majoritatea cazurilor să schimbe funcționalitatea sau să extindă lista de platforme disponibile. Cu cât mai mulți utilizatori folosesc software-ul, cu atât se pot face mai multe modificări, ceea ce este excelent pentru managementul de proiect extrem.
- acesta este un meta proiect— adică care este împărțit în multe proiecte mici. XPM în acest caz vă va ajuta să faceți față întârzierii începerii lucrului;
- proprietarul afacerii este gata să participe la proiect de la început până la sfârșit. Comunicațiile trebuie stabilite "manager de proiect - om de afaceri"
« manager de proiect- părțile interesate"
„director de proiect – proprietar de afaceri – părți interesate”.
Părțile interesate sunt persoane și organizații care influențează proiectul într-un fel sau altul. Acestea includ pe cei implicați activ în acesta (echipa de proiect, sponsor) și pe cei care vor folosi rezultatele proiectului (client) și pe cei care pot influența proiectul, deși nu participă la el (acționari, companii partenere).
Managementul extrem de proiect necesită adaptarea rapidă a echipei la condițiile neobișnuite, în continuă schimbare, în care trebuie să lucreze. Prin urmare, există câteva reguli cheie care sunt obligatorii pentru utilizarea eficientă a Extreme Project Management:
Un exemplu de diferență clasic management de proiect de la extrem. În primul, rezultatul planificat este atins, în al doilea, rezultatul dorit.
Managementul de proiect eXtreme:
Utilizarea leadership-ului, principiilor și instrumentelor pentru a oferi valoare în fața volatilității Doug DeCarlo
#1 pentru toți cei care doresc să stăpânească Managementul Extrem de Proiect. Pe baza experienței sale de lucru cu peste 250 de echipe de proiect, autorul a scris un ghid detaliat pentru managementul extrem de proiect. Managerii de proiect ai celor mai mari organizații internaționale vorbesc cu entuziasm despre carte: Management Solutions Group, Inc., Zero Boundary Inc., Guru Unlimited etc.
Management eficient de proiect: tradițional, adaptiv, extrem,
Ediția a treia Robert K. Wysocki
După ce ați citit acest lucru vă puteți face o idee nu numai despre managementul de proiect extrem, ci și despre unul adaptiv. Un lucru interesant este că la sfârșitul fiecărui capitol apar întrebări pentru organizarea materialului prezentat, care este plin de cazuri reale de proiecte din diferite domenii.
Management radical de proiect Rob Thomsett
Extreme Project Management este prezentat de la „A” la „Z”, fiecare instrument și tehnică cu care este implementat Extreme Project Management sunt analizate. Informații practice maxime cu analiza de caz.
Practici de arhitectură: management de proiect extrem pentru arhitecți
Nu o carte, dar, dar este imposibil să nu o includeți în selecție din cauza unicității sale. Aceasta este o resursă cuprinzătoare despre utilizarea XPM în arhitectură și construcții. Din păcate, autorul site-ului nu îl mai actualizează, dar pagina este totuși potrivită ca foaie de cheat.
Verdict
arta și știința de a facilita și gestiona fluxul de gânduri, emoții și acțiuni într-un mod care să producă rezultate maxime în medii complexe și instabile.
Motivele succesului XPM printre alte tehnici de management se află în trei domenii:
- Managementul de proiect extrem face posibil autocorecție și autoperfecționare continuăîn timp real;
- XPM se concentrează pe definirea şi urmărirea misiunii proiectului, insuflarea încrederii părților interesate și echipei de proiect;
- orientat spre oameni, umanismul și prioritatea oamenilor față de procese ca caracteristici cheie ale metodologiei.
