(2)
,
c= const, 0 <
c<
.
Фазовый портрет такой системы изображен на рис. 2 , б; из анализа портрета следует, что изображающая точка из произвольного начального положения попадает на прямую s =0, проходящую через начало координат, в окрестности которой фазовые траектории направлены навстречу друг другу и, следовательно, изображающая точка не может покинуть эту прямую. Траектория s= 0 не принадлежит ни одной из структур (I или II), поэтому, согласно (2), за счёт переключения управления и в системе происходит смена структур теоретически с бесконечной частотой. Такой режим движения называется скользящим, а за уравнение движения принимается уравнение прямой s= 0:
,
c> 0. (3)
Все решения уравнения (3) стремятся к нулю при t® Ґ, т. е. поставленная задача решена. Существенно, что движение системы в скользящем режиме не зависит от характеристик объекта управления и коэффициент обратной связи, качество переходного процесса определяется только выбором параметра с.
Рассмотренный пример показывает, что посредством сочетания неприемлемых порознь структур и за счёт использования скользящих режимов можно синтезировать СПС, обладающие рядом положительных свойств, в частности апериодической и параметрической .С помощью СПС решается широкий круг задач теории управления, например задачи высококачественного воспроизведения задающего воздействия при инвариантности к параметрическим и внешним возмущениям, многосвязного регулирования, оптимизации и др.
Лит.:Емельянов С. В., Системы автоматического управления с переменной структурой, М., 1967; Системы с переменной структурой и их применение в задачах автоматизации полёта, М., 1968; Теория систем с переменной структурой, М., 1970; Уткин В. И., Скользящие режимы и их применения в системах с переменной структурой, М., 1974.
Б. З. Голембо, С. К. Коровин.
Рис. 1. Функциональная схема системы управления с переменной структурой: УУ — устройство управления; СУ — сравнивающее устройство; КЭ — ключевой элемент; БИС — блок изменения структуры; — сумматор; У a— усилитель с коэффициентом передачи a; У b— усилитель с коэффициентом передачи b; ИУ — интегрирующие устройства; g(t) — задающее воздействие; u(t) — управляющее воздействие; x(t) — управляемая величина.
Рис. 2. Фазовые портреты систем автоматического управления: а — с положительной обратной связью (структура I); б — с отрицательной обратной связью (структура II); в — с переменной структурой; I — область движения системы со структурой I; II — область движения системы со структурой II; 0 — начало координат; x — управляемая величина; t — время.
Управления уровни
Управле'ния у'ровни,относительные градации совокупностей элементов управления ,сгруппированных и выделенных в соответствии с .Элементы управления разных уровней взаимосвязаны и имеют чёткое подчинение. В иерархических системах управления каждое подразделение (подсистема) решает задачи только своего уровня; исходная информация для принятия решения и выработки управляющих воздействий передаётся снизу вверх, а управляющая информация (воздействия) – сверху вниз. Например, в (ЦВМ) работу отдельных устройств ( , и др.) координирует (в соответствии с заданной программой вычислений) центральное ,одним из элементов которого является ЦВМ (высший У. у.). Местные устройства управления (низший У. у.) по командам центрального устройства управления вырабатывают (в соответствии с собственным функционирования) сигналы на выполнение отдельных операций, которые в совокупности представляют собой вычислительный процесс. В автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП) автоматические ,управляющие работой исполнительных механизмов и рабочих машин, и (датчики), осуществляющие контроль за ходом технологического процесса, составляют низший У. у. Контрольно-измерительная информация с датчиков поступает на пульт управления диспетчера или в управляющую ЭВМ (высший уровень), которые оценивают правильность выполнения рабочих операций и вырабатывают команды, поступающие на элементы низшего У. у. (см. в технике). В более сложных системах, например в автоматизированных системах управления отраслью (ОАСУ) и предприятием (АСУП), в единых энергосистемах выделяют 3 и более У. у.
Разделение функции управления по У. у. в сложных системах позволяет ограничить круг задач, решаемых каждым подразделением, упорядочить распределение информации между элементами управления, упростить отчётность и сократить число разновидностей документации, улучшить качество принимаемых решений.
Лит.см. при ст. .
Управленческой революции теория
Управле'нческой револю'ции тео'рия,теория «революции управляющих», одна из современной буржуазной социально-экономической мысли, выдвигающая тезис о якобы произошедшем устранении власти капиталистов-собственников над корпорациями и банками и переходе её в руки специалистов-управляющих, технократов и бюрократов. Использует для обоснования этого тезиса переход к акционерной форме предприятий и новую роль управленческих и инженерно-организационных наук в капиталистическом производстве. Является составной частью .Ряд её положений сформулирован в 30-е гг. 20 в. в работах Г. и А. Берли (США) в виде теорий корпоративной революции и контроля .Сформировалась как концепция в 40-е гг. в работах амер. экономистов Дж. Бёрнхема (теория новой собственности и нового господствующего класса) и П. Друкера (теория нового общества, теория функций управления). В конце 60–70-х гг. пропагандируется Дж. (теория техноструктуры, теория новой корпорации). Использована в работах Л. (Франция), Дж. (Великобритания), К. Реннера (Австрия), югосл. ревизиониста М. Джиласа и др. для затушевывания коренного различия между капитализмом и социализмом.
В 3-м томе «Капитала» К. Маркс показал, что в происходит не только отделение ведущего производство «функционирующего капиталиста» (собственника лишь части капитала) от остальных капиталистов-собственников, ссужающих свой капитал, но и отделение наёмных служащих, управляющих производством (но не владеющих «... капиталом ни под каким титулом...»), от функционирующих капиталистов (см. К. Маркс и Ф. Энгельс, Соч., 2 изд., т. 25, ч. 1, с. 427). Он отметил двойственный характер этого «... многочисленного класса промышленных и торговых управляющих...», которые, с одной стороны, непосредственно эксплуатировали рабочих (функция надзора) и, с другой стороны, трудились сами (функция инженерно-техничского комбинирования и кооперирования труда) и получали зарплату за продажу своей «... особо обученной рабочей силы» (там же, с. 428, см. также с. 425–26). Уже в 19 в. это породило используемые современной У. р. т. процессы абсолютного в пределах известных границ распоряжения чужим капиталом и чужой собственностью, частного производства без контроля частной собственности, упразднения капитала как частной собственности в рамках самого капиталистического способа производства (см. там же, с. 479, 482).
Исследованные К. Марксом процессы резкого повышения значения и акционерной собственности получили особое развитие в 20 в. Однако сторонники У. р. т., подробно излагая именно эти явления, рассматривают их как якобы кардинально меняющие саму сущность экономического, социального и политического строя капиталистического общества. У. р. т. затушёвывает тот факт, что возникновение в 20 в. многочисленного и влиятельного слоя высшего управленческого персонала было оборотной стороной процесса развития и распространения в начале 20 в. контроля над сотнями тысяч предприятий, банков и контор, превратившего прежних их собственников в рядовых акционеров, отстранённых от управления. Административная власть верхушки управляющих внутри этих предприятий и банков стала не препятствием, а организационной основой для контроля крупнейших собственников капитала над всей экономикой, причём «элита управляющих» вошла влиятельной составной частью в ,получая невиданно высокие доходы.
Становление массового поточно-конвейерного производства (в США – в 1914–50, в Зап. Европе и Японии – в 1950–70), во многом связанного с развитием и превращением в непосредственную производительную силу ряда управленческих и инженерно-организационных наук (операционный анализ, теория принятия решений, контроль качества, управление запасами, эргономика, инженерная физиология и т.д.), ещё более укрепило положение управляющих, наладивших систему эксплуатации сложной рабочей силы. Вместе с тем У. р. т. маскирует процесс классовой поляризации среди численно выросшего в результате инженерно-управленческого состава. Параллельно с обуржуазиванием его верхнего и среднего слоев резко усилилась пролетаризация основной массы промышленных инженеров, осуществляющих преимущественно функцию научно-технического налаживания и поддержания производственных процессов, управления техникой, обучения и переобучения рабочих на производстве и т.д. Этот массовый слой наёмных работников стал объектом эксплуатации со стороны капитала и втягивается в пролетарские формы классовой борьбы, опровергая положение о новом господствующем классе, выдвинутое создателями У. р. т. Вновь проявилось первенствующее положение крупных собственников акционерного капитала по отношению даже к высшим управляющим корпораций. Относительное совпадение в 50–60-х гг. главных критериев успешного управления, выражающегося в устойчивом росте масштабов производства, его эффективности и прибыльности, и успешного накопления капитала-собственности, оцениваемого по проценту прироста курса акций, ослабляло вмешательство акционеров в вопросы управления. В 70-е гг. расширение производства происходило в условиях падения курса акций, и их собственники, представителями которых становятся различные банки, фирмы и фонды, через менеджеров этих организаций начали выражать недовольство деятельностью управляющих, производить персональные изменения в высшем управленческом составе и диктовать решения многих узловых управленческих проблем. Капиталистическая собственность (и власть капиталистов-собственников) не исчезла, как это утверждают сторонники У. р. т. В форме гигантских акционерных компаний она приспосабливается к новым условиям производства, став коллективной и анонимной капиталистической собственностью.
Лит.:Ирибаджаков Н., Современные критики марксизма, М., 1962; Гвишиани Д. М., Социология бизнеса, М., 1962; его же, Организация и управление, 2 изд., М., 1972; Меньшиков С. М., Миллионеры и менеджеры, М., 1965; Гэлбрейт Дж,, Новое индустриальное общество, пер. с англ., М., 1969: Курс для высшего управленческого персонала, сокр. пер. с англ., М., 1970; Беглов И. И., США: собственность и власть. М., 1971; В erie A. A.. Means С. С., The modern corporation and private property, N. Y., 1932; Burnham J., The managerial revolution, N. Y., 1941; Drticker P. F., Concept of the corporation, N. Y., 1946; его же, Technology, management and society, N. Y., 1970; его же, The new markets, and other essays, N. Y., 1971: Renner K., Die neue Welt und der Sozialismus, Salzburg, 1946.
Ю. Л. Васильчук.
Управляемость
Управля'емостьсудна, способность судна двигаться по заданной траектории; одно из мореходных качеств судна. В У. различают устойчивость на –возможность судна следовать прямолинейно, и поворотливость – способность изменять направление движения под воздействием органов управления (обычно ,иногда поворотной насадки гребного винта, крыльчатого движителя). На отклоненном от прямого положения руле возникает поперечная сила, поворачивающая судно и смещающая его вбок; при этом судно движется по криволинейной траектории, кривизной которой оценивают его поворотливость (см. ) .У. зависит от формы и размеров руля и формы подводной части корпуса судна. Для улучшения У. при малых скоростях иногда применяют подруливающее устройство, активный руль (руль с гребным винтом) и т.д.
Управляемый разрядник
Управля'емый разря'дник, с холодными электродами, в котором электрический разряд между основными электродами возбуждается под действием импульса напряжения, приложенного к управляющему (поджигающему) электроду. Различают У. р. с тремя электродами ( ,или тригитроны) и с четырьмя (крайтроны). В тригатронах управляющий электрод расположен между основными или в полости одного из них. В крайтронах четвёртый электрод используют для получения т. н. подготовительного разряда (пропускается ток в несколько десятков мкаот высоковольтного источника постоянного тока через ограничительный резистор), стабилизирующего время запаздывания основного разряда по отношению к моменту подачи поджигающего импульса. Электроды У. р. изготовляют из тугоплавких металлов и их сплавов и заключают в стеклянный, металлостеклянный или металлокерамический корпус ( рис. 1 ), заполняемый газом под давлением 10–10 3 кн/м 2 .В У. р., называемых вакуумными искровыми реле (ВИР), или с прайтронами, внутреннее пространство разрядника откачивают до высокого вакуума; искровой разряд, возникающий первоначально в вакууме, поддерживается затем в парах металлов, из которых сделаны электроды (см. также ) .
У. р. применяют в (в качестве быстродействующих коммутаторов, или переключателей), а также в устройствах защиты электрических цепей и оборудования от перенапряжений и токовых перегрузок. Посредством У. р. можно коммутировать ток от десятков адо десятков капри напряжении от сотен вдо сотен кви длительности импульсов от десятых долей мксекдо нескольких мсек.Их долговечность составляет до 10 3пробоев при токе несколько десятков каи до 10 7при токе несколько ка.Обычно У. р. работают в режиме одиночных импульсов или импульсов с частотой следования до нескольких десятков гц.Для повышения частоты следования импульсов до нескольких кгцпри напряжении несколько квприменяют многокамерную конструкцию У. р. ( рис. 2 ).
От др. коммутирующих приборов аналогичного назначения (например, импульсных ) У. р. отличаются отсутствием накала, мгновенной готовностью к работе, устойчивостью к перегрузкам, малыми габаритами и массой, простотой конструкции.
В. В. Никитин, Л. М. Тихомиров.
Рис. 1. Управляемые разрядники в стеклянном (а), металлостеклянном (б) и металлокерамическом (в) корпусе.
Рис. 2. Многокамерный управляемый разрядник.
Управляемый случайный процесс
Управля'емый случа'йный проце'сс,случайный процесс, вероятностные характеристики которого можно изменять с помощью управляющих воздействий. Основная цель теории У. с. п. – отыскание оптимальных (или близких к ним) управлений, доставляющих экстремум заданному критерию качества. В простейшем случае управляемых марковских цепей одна из математических постановок задачи нахождения оптимального управления формулируется следующим образом. Пусть
X
d
=(
x
n
,
)
, n =0, 1,..., – семейство однородных марковских цепей с конечным числом состояний
Е ={0, 1, ..., N} и матрицами переходных вероятностей
P
xy(
d)
=
{
x
1
= у}
,зависящих от параметра
d,принадлежащего некоторому множеству управляющих воздействий
D.Набор функций
a= {
а
0(
x
0)
, a
1(
x
0
, x
1)
,...}
со значениями в
Dназывают стратегией, а каждую из функций
a
n=
а
п(
х
0
,..., х
п) – управлением в момент времени
n.Каждой стратегии
aотвечает управляемая марковская цепь
X
a= (
х
п
,
),
n =0, 1,..., где
(
x
0
, x
1
..., х
п)
=d(
х
0
, х)
Рх
0
х
1
(
a
0(
x
0))
... Px
n-1
x
n(
a
n-1(
x
0
, x
1
,..., x
n-1))
Пусть:
где функция f( d, х) ³0 и f( d,0) =0 (если точка {0} является поглощающим состоянием и f( d, x) =I, dО D, x =1 ,..., N,то V a( x) есть матем. ожидание времени попадания из точки хв точку 0). Функцию
называется ценой, а стратегию
а* – оптимальной, если
=
V(
x) для всех
хО
Е.
При довольно общих предположениях о множестве Dустанавливается, что цена V( x) удовлетворяет следующему уравнению оптимальности (уравнению Беллмана):
,
где
.
В классе всех стратегий наибольший интерес представляют т. н. однородные марковские стратегии, характеризуемые одной функцией а( х) такой, что a n( x 0,..., x n) = a( x n) при всех n =0 ,1,...
Следовательно, критерий оптимальности (или достаточное условие оптимальности) может быть использован для проверки того, что данная однородная марковская стратегия является оптимальной: пусть существуют функции a* = а*( х) и V*= V*( x) такие, что для любого dО D
0 = f( x, a*( x)) + L a *V*Ј f( x, d) + L d V*( x)
( L d = T d – I, I –единичный оператор), тогда V* является ценой ( V* = V) и стратегия a* = a*( х) является оптимальной.
Лит.:Ховард Р.-А., Динамическое программирование и марковские процессы, пер. с англ., М. 1964.
А. Н. Ширяев.
Управляемый термоядерный синтез
Управля'емый термоя'дерный си'нтез,процесс слияния лёгких атомных ядер, происходящий с выделением энергии при высоких температурах в регулируемых, управляемых условиях. Скорости протекания термоядерных реакций малы из-за кулоновского отталкивания (см. ) положительно заряженных ядер. Поэтому процесс синтеза идёт с заметной интенсивностью только между лёгкими ядрами, обладающими малым положительным зарядом и только при высоких температурах, когда кинетическая энергия сталкивающихся ядер оказывается достаточной для преодоления кулоновского .В природных условиях термоядерные реакции между ядрами водорода (протонами) протекают в недрах звёзд, в частности во внутренних областях Солнца, и служат тем постоянным источником энергии, который определяет их излучение. Сгорание водорода в звёздах идёт с малой скоростью, но гигантские размеры и плотности звёзд обеспечивают непрерывное испускание огромных потоков энергии в течение миллиардов лет (подробнее см. ) .С несравненно большей скоростью идут реакции между тяжёлыми изотопами водорода ( 2H и 3H) с образованием сильно связанных ядер гелия:
.
Именно названные реакции представляют наибольший интерес для проблемы У. т. с. В особенности привлекательна вторая реакция, сопровождающаяся большим энерговыделением и протекающая со значительной скоростью. Тритий радиоактивен ( 12,5 лет) и не встречается в природе. Следовательно, для обеспечения работы предполагаемого термоядерного реактора, использующего в качестве ядерного горючего тритий, должна быть предусмотрена возможность воспроизводства трития. С этой целью рабочая зона рассматриваемой системы может быть окружена слоем лёгкого изотопа лития, в котором будет идти процесс воспроизводства
6Li + n ® 3H + 4He.
Вероятность ( ) термоядерных реакций быстро возрастает с температурой, но даже в оптимальных условиях остаётся несравненно меньше эффективного сечения .По этой причине реакции синтеза должны происходить в полностью ионизованной ,нагретой до высокой температуры, где процессы ионизации и возбуждения атомов отсутствуют и дейтон-дейтонные или дейтон-тритонные столкновения рано или поздно завершаются ядерным синтезом.
Удельная мощность термоядерного реактора находится путём умножения числа ядерных реакций, происходящих ежесекундно в единице объёма рабочей зоны реактора, на энергию, выделяющуюся при каждом акте реакции.
Критерий Лоусона.Применение законов сохранения энергии и числа частиц позволяет выяснить некоторые предъявляемые к реактору синтеза общие требования, не зависящие от каких-либо особенностей технологического или конструктивного характера рассматриваемой системы. На рис. 1 изображена принципиальная схема работы реактора. Установка произвольной конструкции содержит чистую водородную плазму с плотностью ппри температуре Т.В реактор вводится топливо, например равнокомпонентная смесь дейтерия и трития, уже нагретая до необходимой температуры. Внутри реактора инжектируемые частицы время от времени сталкиваются между собой и происходит их ядерное взаимодействие. Это полезный процесс; одновременно, однако, из реактора уходит энергия за счёт электромагнитного излучения плазмы и из рабочей зоны ускользает некоторая доля «горячих» (обладающих высокой энергией) частиц, которые не успели испытать ядерные взаимодействия. Пусть t – среднее время удержания частиц в реакторе; смысл величины t таков: за время в 1 секиз 1 см 3плазмы в среднем уходит n/t частиц каждого знака. В стационарном режиме в реактор надо ежесекундно инжектировать такое же число частиц (в расчёте на единицу объёма). Для покрытия энергетических потерь подводимое топливо должно подаваться в зону реакции с энергией, превышающей энергию потока ускользающих частиц. Эта дополнительная энергия должна компенсироваться за счёт энергии синтеза, выделяющейся в зоне реакции, а также за счёт частичной рекуперации в стенках и оболочке реактора электромагнитного излучения и корпускулярных потоков. Примем для простоты, что коэффициент преобразования в электрическую энергию продуктов ядерных реакций, электромагнитного излучения и частиц с тепловой энергией одинаков и равен h. Величину (часто называют коэффициент полезного действия (кпд). В условиях стационарной работы системы и при нулевой полезной мощности уравнение баланса энергии в реакторе имеет вид:
h( P o+ P r+ P t) = P r+ P t,(1)
где P o–мощность ядерного энерговыделения, P r–мощность потока излучения и P t–энергетическая мощность потока ускользающих частиц. Когда левая часть написанного равенства делается больше правой, реактор перестаёт расходовать энергию и начинает работать как термоядерная электростанция. При написании равенства (1) предполагается, что вся рекуперированная энергия без потерь возвращается в реактор через инжектор вместе с потоком подводимого нагретого топлива. Величины Р о, P r и P t известным образом зависят от температуры плазмы, и из уравнения баланса легко вычисляется произведение
nt = f( T) ,(2)
где f( T) для заданного значения кпд h и выбранного сорта топлива есть вполне определённая функция температуры. На рис. 2 приведены графики f( T) для двух значений h и для обеих ядерных реакций. Если величины h ,достигнутые в данной установке, расположатся выше кривой f( T), это будет означать, что система работает как генератор энергии. При h = 1/ 3энергетически выгодная работа реактора в оптимальном режиме (минимум на кривых рис. 2 ) отвечает условию («критерии Лоусона»):
реакции (d, d): nt >10 15 см -3· сек;
Т~ 10 9К; (3)
реакции (d, t): nt > 0 ,5·10 15 см -3· сек,
Т~ 2·10 8К.
Т. о., даже в оптимальных условиях, для наиболее интересного случая – реактора, работающего на равнокомпонентной смеси дейтерия и трития, и при весьма оптимистических предположениях относительно величины (необходимо достижение температур ~ 2·10 8К. При этом для плазмы с плотностью ~ 10 14 см -3 должны быть обеспечены времена удержания порядка секунд. Конечно, энергетически выгодная работа реактора может происходить и при более низких температурах, но за это придется «расплачиваться» увеличенными значениями nt .
Итак, сооружение реактора предполагает: 1) получение плазмы, нагретой до температур в сотни миллионов градусов; 2) сохранение плазменной конфигурации в течение времени, необходимого для протекания ядерных реакций. Исследования по У. т. с. ведутся в двух направлениях – по разработке квазистационарных систем, с одной стороны, и устройств, предельно быстродействующих, с другой.