Читать книгу - "Универсум. Общая теория управления - Владислав Масликов"

Скорость перехода системы с одного режима работы на другой определяет гибкость рассматриваемой системы управления.

Одно из наиболее распространённых и традиционных определений понятия «гибкость» подразумевает «свойство алгоритма, определяемое возможностью его адаптации к изменениям входной информации без изменения решаемой задачи» [53, 69]. С универсумной точки зрения понятие «гибкость» определяется способностью системы в зависимости от конкретного набора входных воздействий S обеспечивать своевременное переключение между различными режимами (схемами) управления для получения необходимой реакции R. Это переключение организует высшая освоенная данным универсумом страта управления. В практическом аспекте гибкость – это набор параметров (скорость, энергопотребление, импульсная мощность и др.), определяющих способность системы к переключению между режимами управления с целью сохранения устойчивости функционирования во внешней среде.

Рис. 6.9. Устойчивость объекта на поверхности различного типа

Что касается понятия «устойчивости», то, как известно, в большинстве отраслей науки и в технике понятие «устойчивость» построено на основе присущей объекту тенденции возвращаться к исходному режиму существования по всем (или по части)

параметрам, характеризующим его поведение, после того, как возмущающее воздействие, вызвавшее первоначальное отклонение параметров, будет снято. Периодические колебания приведут систему «шар-тарелка» в точку равновесия – устойчивости (рис. 6.9а). Отсутствие такой тенденции или наличие противоположной тенденции определяется как «неустойчивость». В этом случае отклонение шара от точки равновесия лишит систему «шар-тарелка» устойчивости (рис. 6.9б). то есть, в классической точке зрения устойчивая система просто должна «отработать» влияние внешнего фактора и вернуться на расчётную траекторию. Неустойчивая система самостоятельно возвратиться на заданную траекторию после снятия внешнего воздействия не может.

Следует также отметить, что традиционный подход обходит молчанием вопрос возможных отклонений траектории движения системы в случае отсутствия внешнего воздействия (наличия предельно ровной поверхности «тарелки»), ограничивая ответ некоторыми случайным и несущественными «девиациями».

Очевидно, что различные схемы управления для одних и тех же объектов в одних и тех же условиях обеспечивают как различную гибкость реагирования на возмущающие воздействия, так и различный максимально достижимый уровень устойчивости и качества управления.

Более полное раскрытие термина «устойчивость управления» требует рассмотрения различных траекторий достижения системами целевой функции в связи с их фазовыми характеристиками. Вопрос устойчивости процесса управления тесно связан с алгоритмикой работы схем, по которым оно осуществляется, с соотношением фазовых величин ОС восходящего и ПС нисходящего U-потока, образующих внутренние интегративные U-потоки положительной обратной связи (ПОС) и отрицательной обратной связи (ООС). В модели и терминологии импульсных и колебательных процессов этим связям будут соответствовать определённые траектории поведения системы.

Работа программной схемы (рис. 6.10а), реагируя на строго определённые входные состояния системы S, «вмешивается» в процесс управления преимущественно однозначным, дискретным способом. На траектории поведения системы чаще всего это может отражаться как «точка перелома». После осуществления программной реакции R система переходит в режим ожидания очередного однозначно определённого состояния S для выдачи соответствующей ему реакции R. Реакция на состояния системы, не предусмотренные программой, не осуществляется, балансный режим выполняется только в узких рамках набора запрограммированных SR-пар типа «Известный стимул – Соответствующая реакция» (УФУ-1).

Работа адаптивной схемы (рис. 6.10б) в классическом варианте описания поведения объекта при внешнем воздействии на него может быть представлена в виде некоторого отклонения от процесса идеального поведения с последующим возвращением на траекторию, близкую к идеальному режиму управления. Колебательный процесс траектории поведения объекта вокруг заданной траектории соответствует поведению шара в тарелке. Именно этот процесс классической теории управления признаётся критерием устойчивого поведения систем «по Ляпунову» (УФУ-3). Адаптивная схема реагирует на внешние воздействия с небольшим фазовым запаздыванием, она охвачена менее глубокой ООС.