1. Понятие процесса адаптации и адаптивной системы

Обычные (неадаптивные) системы управления (СУ) рассматри­ваются, исходя из следующих предпосылок:

- характер возмущающих воздействий на СУ известен;

- свойства (структура и параметры) объекта управления (ОУ) и СУ неизменны.

Однако в действительности:

- характеристики внешних и внутренних воздействий на СУ мо­гут существенно отличатся от принятых при расчете;

- свойства ОУ могут изменяться непредвиденным образом под действием внешних и внутренних факторов.

Все эти отличия на практике приводят к расстройке системы, отклонению от расчетных режимов работы, ухудшению показателей качества управления, потере устойчивости.

Таким образом, в условиях неполной априорной информации о возмущающих воздействиях и свойствах ОУ задача управления ус­ложняется. Возможно ли управление такими объектами? Оказывает­ся, возможно, если тем или иным способом организовать получение и использование оперативной информации о происходящих в ОУ из­менениях.

Процесс получения и использования дополнительной информа­ции в ходе функционирования СУ называется адаптацией, а системы, соответственно, адаптивными СУ (АдСУ). Термин «адаптация» проис­ходит от латинского аdарtiо – «приспосабливаю».

В общем случае АдСУ можно представить состоящей из двух частей.

- основной СУ, образованной контуром: устройство управления основного контура (УУо) - ОУ - обратная связь (ОС).

- устройства управления автоматической адаптации УУа (кон­тура адаптации).

Основная СУ решает задачи в соответствии со своим назначени­ем (стабилизация, слежение, программное управление). УУа контура адаптации осуществляет настройку основного контура, изменяя его параметры или (и) структуру с целью обеспечения необходимого ка­чества процессов управления при изменяющихся условиях работы. Для контура адаптации основной контур является объектом управле­ния. Контур адаптации, таким образом - второй уровень управления.

Возможна организация следующего уровня адаптации, когда, в соответствии с изменяющимися условиями работы, будет подстраи­ваться не только УУо, но и УУа. Аналогично возможно построение многоступенчатых иерархических СУ, в которых каждый после­дующий контур управляет предыдущим. При этом расширяется диа­пазон условий, при которых система будет правильно выполнять свою задачу.

2. Классификация АдСу

По типу контура адаптации (принципу его работы) АдСУ делят­ся на следующие:

- с разомкнутым контуром адаптации;

- с замкнутым контуром адаптации;

- с комбинированным контуром адаптации.

АдСУ с разомкнутым контуром адаптации характеризуется отсутствием анализа реакции системы. Комбинированный контур адап­тации включает в себя комбинацию первых двух типов контуров.

В зависимости от задачи адаптации АдСУ подразделяют на:

- адаптивные системы стабилизации качества управления (АСС);

- адаптивные системы оптимизации качества управления (АСО).

Последние ещё называют системами экстремального управле­ния (СЭУ). Задачей систем первого типа является сведение выбран­ного показателя (критерия) качества к заданному значению. Задача систем второго типа - свести показатель качества к его экстремально­му значению (min или max, в зависимости от смысла критерия).

По характеру настройки УУо, выполняемой УУа в процессе адап­тации, различают АдСУ:

- самонастраивающиеся;

- самоорганизующиеся;

- с адаптацией в особых фазовых состояниях;

- самообучающиеся.

В самонастраивающихся системах (СНС) адаптация достигается изменением параметров УУо. В самоорганизующихся - за счет изме­нения не только параметров, но и структуры. Это обусловлено тем, что изменение параметров не всегда приводят к желаемому результа­ту (например, когда изменение характеристик внешних воздействий или параметров системы имеет широкий диапазон). В системах с адаптацией в особых фазовых состояниях специально организуются особые режимы (автоколебаний, скользящие) для получения дополнительной информации или придания системе дополнительных свойств. Обучающиеся системы реализуют процессы обучения, кото­рые заключаются в постепенном накапливании, запоминании и ана­лизе информации о поведении системы и изменении алгоритмов управления в зависимости от приобретаемого опыта. В таких систе­мах качество управления растет по мере эксплуатации. В простейшем случае в самообучающуюся систему вводится второй контур адапта­ции, который совершенствует алгоритм работы первого контура.

По способу настройки УУо АдСУ делятся на:

- поисковые;

- беспоисковые.

В системах первого типа специально организуются пробные воздействия, или, по-другому, поисковые сигналы, которые вводятся в систему, если рабочий сигнал недостаточен для получения необхо­димой для адаптации информации.