управление режимом работы объекта по заранее заданной программе (См.
Программа)
. П. у. может осуществляться как с использованием обратной связи (См.
Обратная связь), (системы с замкнутой цепью воздействия), так и без неё (системы с разомкнутой цепью воздействия) (см.
Автоматическое управление). Системы П. у. с замкнутой цепью воздействия могут функционировать с оптимизацией и без оптимизации режима работы управляемого объекта. Процесс П. у. с оптимизацией можно рассматривать как минимизацию некоторого функционала, характеризующего "расстояние" между искомым и действительным (фактическим) состояниями объекта. Так, например, П. у. летательными аппаратами реализует требуемую траекторию их движения, что обеспечивает нахождение летательного аппарата в соответствующих точках пространства в заданные моменты времени.
Термин "П. у." с оптимизацией возник в теории управления системами, подверженными действию случайных возмущений (стохастическими). Пусть, например, движение объекта описывается системой дифференциальных уравнений вида
,
где
- т. н. фазовый вектор, ξ
- случайная вектор-функция,
u (
t)
- управляющий вектор. Предположим также, что цель управления - перевести объект (систему) из начального состояния
x0 в некоторое конечное
хт. Поскольку система стохастическая, то нельзя говорить о точном достижении конечного состояния
хт. Речь может идти лишь о таком выборе управления, которое минимизирует некоторую функцию конечного состояния
J [
x (T)]. В качестве такой функции принимается норма
J [
x (T)] = ))
х (Т) -
хт)). В теории подобных систем, к числу которых относятся системы управления ракетами, многими технологическими процессами и т.д., широко распространён следующий приём исследования. Предположим, что ξ ≡ 0, т. е. система детерминирована. Тогда можно пытаться найти
управление U (
t), которое переводит систему точно в состояние
хт по некоторой траектории движения - функции
x (
t). Если цель управления достижима, то таких траекторий можно определить достаточно много. Следовательно, появляется возможность выбора управления
U (
t) (программы), которое обеспечивает оптимальное значение некоторому критерию. Например, если речь идёт о выводе ракеты на заданную орбиту, то таким критерием может быть затрата горючего. Так возникает понятие оптимальной программы, которое охватывает обычно и понятие оптимальной траектории
(
t), и оптимального управления (См.
Оптимальное управление)
∪(
t). Понятие оптимальной программы относится к идеализированным системам. Поэтому конструктор, определив оптимальную программу, проектирует ещё и систему управления программой - траекторией. Можно написать:
U =
∪ +
u, где
∪ - фиксированная функция времени, а
u - корректирующее
управление, которое осуществляется по цепи обратной связи. Система управления содержит средства измерения действительной траектории, и задача корректирующего управления - обеспечить минимальное рассогласование реальной траектории
x (
t) и оптимальной
(
t), которая достигает цели управления
хт.
Лит.: Моисеев Н. Н., Численные методы в теории оптимальных систем, М., 1971; его же, Оптимизация и управление (эволюция идей и перспективы), "Известия АН СССР. Техническая кибернетика", 1974, № 4; его же, Элементы теории оптимальных систем, М., 1975.
Н. Н. Моисеев.
П. у. технологическим оборудованием и процессами охватывает
управление движением (станки и др. машины, механизмы, движущиеся объекты) и
управление изменением физических и химических параметров (температуры, давления, концентрации и т.п.). Наибольшее практическое применение получило П. у. станками (см.
Металлорежущий станок). В первом станке (фрезерном) с цифровым П. у. (1952, Массачусетский технологический институт, США) программа задавалась двоичным цифровым кодом, записанным на магнитной ленте, который преобразовывался
Интерполятором в сигнал управления. Сигнал управления воспроизводился следящими приводами подач. В современных системах наиболее употребительны два варианта следящего привода - с замкнутой цепью управления (преимущественно постоянного тока) и с разомкнутой цепью (на шаговых электродвигателях). Схемы управления выполняются на полупроводниковых приборах. Существуют два основных класса систем П. у.: координатное
управление перемещением из одного положения в другое по непрограммируемой (но, возможно, оптимизируемой) траектории движения и контурное
управление, в котором программируется вся траектория.
Первоначальное цифровое П. у. рассматривалось как основной метод автоматизации индивидуального и мелкосерийного производств; по мере же совершенствования П. у. оно начинает проникать в серийное и массовое производство как средство, обеспечивающее максимальную мобильность производства (быстроту смены характеристик изделий). В 60-х гг. появились системы "прямого" П. у. с непосредственной связью ЭВМ с одним или группой станков при работе ЭВМ в реальном масштабе времени. Получают распространение системы цифрового П. у. с малыми ЭВМ переменной структуры ("с гибкой логикой"). В конце 60-х гг. появились "цикловые" системы П. у. - малые ЭВМ, выполняющие только
Логические операции и заменяющие обычные электронные устройства на контактных и бесконтактных реле. Стали применяться также и адаптивные системы цифрового П. у., в которых программа задаёт геометрию изделия и критерии оптимальности, а адаптивное
управление изменяет режимы резания по оптимальному закону. В самообучающихся системах цифрового П. у. критерии оптимальности вырабатываются на основе статистического анализа предыдущих циклов.
Разработаны технологические участки полностью автоматизированного управления, осуществляемого по иерархическому принципу. В этом случае центральная ЭВМ управляет ЭВМ-сателлитами, а последние - малыми ЭВМ у станков. Созданы автоматические линии, работающие без ручного обслуживания (например, "Система 24" фирмы "Молинз", Великобритания). В таких системах термин "П. у." получает новый, более широкий смысл - всё управление осуществляется через систему ЭВМ с помощью одной главной входной программы и вспомогательных подпрограмм, хранящихся в памяти всех ЭВМ системы.
Лит.: Спиридонов А. А., Федоров В. Б., Металлорежущие станки с программным управлением, 2 изд., М., 1972; Шаумян Г. А., Комплексная автоматизация производственных процессов., М., 1973; Булгаков А. А., Программное управление системами машин, М., 1975.
А. А. Булгаков.