Файл: Ливенцев В.В. Кибернетика горных предприятий (основные положения) учеб. пособие.pdf

Нетрудно обнаружить структурное и функциональное сход­ ство между общим контуром управления и контуром управле­ ния производством на горном предприятии.

Уместно распространить на горные предприятия понятие сложных динамических систем как систем, состоящих из боль­ шого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элемен­ тов и подсистем, находящихся в состоянии движения и изме­ нения.

Если рассматривать горное предприятие как динамическую систему, то составляющими ее подсистемами будут производ­ ственные участки и цеха, в свою очередь состоящие из бригад горняков. Мы видим здесь ступенчатую структуру с весьма сложными связями. С другой стороны, горные предприятия обычно объединяются в тресты и комбинаты, составляющие общий комплекс горной промышленности. Органом управле­ ния горной промышленности является министерство. В настоя­ щее время горные предприятия находятся в подчинении ряда различных министерств, таких, например, как угольной про­ мышленности, черной металлургии, цветной металлургии, хи­ мической промышленности и др. Совокупность горных пред­ приятий и их министерств как главный орган управления пред­ ставляет собой характерную кибернетическую систему.

Горные динамические системы имеют большую сложность, которая определяется в основном тем, что они функционируют в условиях теснейшего непосредственного контакта с приро­ дой, с земными недрами, разработка которых с увеличением масштабов производства и глубины работ непрерывно услож­ няется.

Изменение состояния горной системы, как и всякой другой динамической системы, осуществляется воздействием на ее входы или входные параметры. Эти изменения могут дости­ гаться дачей различных команд (управляющих воздействий). Однако в отличие от кибернетических систем в других отрас­ лях народного хозяйства управляющий орган в горной систе­ ме может воздействовать далеко не на все входы системы. Так, например, производственный процесс добычи полезных иско­ паемых определяется и такими факторами, как мощность за­ лежи полезного ископаемого, устойчивость боковых пород, ка­ чество полезного ископаемого, т. е. такими факторами (входа­ ми), которые мы менять не можем и которые относятся к не­ управляемым факторам. Кроме того, на состояние горной си­ стемы может оказывать и оказывают влияние различные вред­ ные и опасные явления (эндогенные пожары, внезапные вы­ бросы угля и газа и т. п.).

Тем не менее значительное число входов системы (уровень механизации горных работ, параметры очистных забоев, си­ стема разработки и многие другие) находится в сфере нашего

9

w — удельная сила сопротивления движению поезда,

кгіт; Ь — удельная тормозная сила, кг/т;

k — величина уклона или подъема пути.

Решение такого уравнения отнимает довольно много вре­ мени (10—20 мин), даже если этим занимается опытный специалист. Практически же при управлении поездом его нужно решить за несколько секунд, пока состав не перешел на другой участок пути, где характерные параметры уравне­ ния имеют уже совсем другие значения. Здесь на помощь че­ ловеку приходит машина, которая решает эту задачу за доли секунды.

Настоящее учебное пособие посвящено ознакомлению с возможностями применения идей кибернетики для совершен­ ствования управления производством в горной промышлен­ ности. Оно имеет целью ввести читателя в круг основных за­ дач горной кибернетики и подготовить его к пониманию и использованию новых методов и технических средств управ­ ления.

ГЛАВА I

КИБЕРНЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ § 1. Структура системы

Так, например, системами являются угольная шахта, руд­ ник, очистной забой, электровоз, горный комбайн и т. д. Кри­ терием для выделения совокупности элементов в систему служит степень связности элементов внутри системы и систе­ мы с внешним миром. Чем больше объединены элементы внутри системы и чем больше обособлена эта совокупность элементов от внешнего мира, тем больше оснований рассмат­ ривать ее в качестве системы.

Кибернетический подход отличается относительностью точки зрения на систему в том смысле, что одна и та же со­ вокупность элементов в одном случае может рассматриваться как система, а в другом случае при решении других задач — как часть некоторой большей системы, в которую она входит.

Вполне обоснованно можно назвать угольный комбайн системой. Однако более сложная совокупность элементов, включающая угольный комбайн, обслуживающую его брига­ ду горнорабочих и очистной забой, также является системой. В свою очередь очистной забой с машинами и людьми пред­ ставляет часть более крупной системы — угольной шахты.

11

По существу весь мир состоит из множества систем, каж­ дая из которых содержится в более крупной системе подобно множеству пустотелых кубиков, вложенных друг в друга. Всегда можно представить себе более обширную систему, в которую входит данная, и всегда можно выделить из данной системы более ограниченную.

Все системы для удобства изучения можно классифици­ ровать по тем или иным признакам, принимая тот или иной критерий.

Прежде всего системы можно разделить по признаку на­ личия в них процессов управления на кибернетические и неки­ бернетические.

Применимость понятий «кибернетическая система» или «некибернетическая система» к определенной, конкретной системе зависит не только от самой системы, но также и от точки зрения и целей исследователя, рассматривающего эту систему. Поэтому одна и та же система может рассматри­ ваться и как кибернетическая, и как некибернетическая. Так, например, проходческий комбайн может рассматриваться как система, в которой происходят процессы управления, т. е. как кибернетическая система, при создании устройств, авто­ матизирующих работу комбайна по проведению подготови­ тельной выработки заданного сечения и по заданному направ­ лению. Однако при решении других задач этот же комбайн может изучаться как конструкция, обладающая определенной устойчивостью при проведении выработок с различным углом наклона; как объект, обладающий определенной энергоемко­ стью, и т. д. Во всех этих случаях нас не интересуют процессы управления, происходящие в комбайне, и поэтому мы вправе при таких целях исследования считать проходческий комбайн некибернетической системой.

Таким образом, термин «кибернетическая система» харак­ теризует не столько определенный класс систем, сколько под­ ход к их рассмотрению; подход, основанный на изучении свойств и особенностей системы как материального носителя процессов управления. В связи с этим кибернетические систе­ мы называются также системами управления.

Кибернетическая система обычно состоит из двух подси­

12