КР1 (Болсунов Константин Николаевич)

слову может соответствовать лишь единственное понятие, хотя в обычном словаре одному слову может соответствовать несколько понятий.

Знание внешних характеристик при формировании закона управления необходимо из-за зависимости состояния системы от условий внешней среды. Можно стараться минимизировать это влияние, но полностью избавиться от него невозможно.

27. Как определяется иерархическая структура управления?

Принцип иерархичности – один из универсальных принципов организации сложных систем, отражающий наличие различных уровней организации, позволяющий выделить относительно изучаемой системы другие системы, с которыми изучаемая система находится в отношении соподчиненности. В соответствии с ним исследуемая система рассматривается как самостоятельная система, как элемент системы более высокого порядка и как система, состоящая из элементов-подсистем.

28. Дайте определение понятия "гомеостазис"

Управление тесно связано с таким понятием как “гомеостазис”

(гомеостаз), под которым понимается способность системы обеспечивать стабильность структуры и элементного состава, качественное выполнение функций и поддержание характеристических параметров в заданных пределах вне зависимости от случайных факторов воздействия.

Усложнение системы управления в организмах происходит в ходе эволюции. При таком усложнении на быстрые механизмы, обеспечивающие стационарность системы, накладываются медленные механизмы, контролирующие внутреннюю среду. В результате появляется характерная "гомеостатическая кривая", описывающая зависимость стационарного значения переменной внутренней среды x от внешних условий v (рис. 1). Возникающее в одномерном случае "плато" (область оптимум) может иметь разную ширину и наклон, т.е. гомеостаз может иметь разные степени выраженности.

15

30. Как определяется термин «гомеостазис» с позиций теории управления?

Гомеостазис - широкое и многогранное понятие, особенно для понимания многих свойств живых объектов. В терминах теории управления гомеостазис означает, что часть характеристических параметров системы в определенных условиях и в определенном диапазоне активности системы инвариантны к случайным возмущениям (или мало чувствительны к их действию).

31. Какие факторы случайной природы необходимо учитывать при характеристике состояния гомеостазиса?

Понятие «Гомеостазис»

способность системы обеспечивать стабильность структуры и элементного состава, качественное выполнение функций и поддержание характеристических параметров в заданных пределах вне зависимости от случайных факторов воздействия:

-изменение внешних условий функционирования;

-случайные колебания нагрузки;

-внутренние факторы.

16

17

32. Перечислите главные особенности гомеостазиса для надежного функционирования системы.

В душе не ебу этот вопрос, ребята. Ответа на такую формулировку не нашла. Но, возможно, имелось в виду вот эта хрень с его презентации:

Преимущества гомеостазиса:

•нечувствительность к изменениям в окружающей среде;

•способность оградиться от собственных возмущений;

•обеспечение работоспособности с максимально допустимыми их структурой нагрузками, с наибольшими скоростями;

33.Какие варианты гомеостазиса Вам известны? Приведите примеры.

Варианты гомеостазиса:

-функциональный гомеостазис;

-морфологический гомеостазис;

-информационный гомеостазис;

-гомеостазис состояния Примеры гомеостазиса:

•Поддержание температуры (Температура выше или ниже нормальных показателей может вызывать серьезные осложнения. Мышечная недостаточность возникает при температуре 28° C. При 33° C происходит потеря сознания. При температуре 42° C центральная нервная система начинает разрушаться. Смерть наступает при температуре 44° C. Тело контролирует температуру путем выработки или высвобождения избыточного тепла.)

•Концентрация глюкозы (Организм использует глюкозу в качестве источника энергии, но ее избыток или недостаток может вызвать серьезные осложнения. Инсулин снижает концентрацию глюкозы, в то время как кортизол, глюкагон и катехоламины увеличивают.)

•Уровни кальция (Кости и зубы содержат приблизительно 99% кальция в организме, в то время как оставшийся 1% циркулирует в крови.

18

Слишком большое или недостаточное содержание кальция в крови может иметь негативные последствия. Если уровень кальция в крови слишком сильно снижается, паращитовидные железы активируют свои рецепторы, чувствительные к кальцию, и высвобождают паратиреоидный гормон. ПТГ сигнализирует костям он необходимости высвобождения кальция, чтобы увеличить его концентрацию в кровотоке. Если уровень кальция увеличивается слишком сильно, щитовидная железа высвобождает кальцитонин и фиксирует избыток кальция в костях, тем самым уменьшая количество кальция в крови.)

•Объём жидкости (Тело должно поддерживать постоянную внутреннюю среду, а это означает, что ему необходимо регулировать потерю или восполнение жидкости. Гормоны помогают регулировать этот баланс, вызывая экскрецию или удерживание жидкости. Если организму не хватает жидкости, антидиуретический гормон сигнализирует почкам о сохранении жидкости и уменьшает выход мочи. Если организм содержит слишком много жидкости, он подавляет альдостерон и сигнализирует о выделении большего количества мочи.)

19

34. Перечислите основные механизмы поддержания гомеостазиса системы.

Механизмы поддержания гомеостазиса :

•Принцип управления по отклонению - принцип обратной связи: контроль выходного действия;

•Принцип управления по возмущению - принцип прямого управления: контроль возмущающего фактора;

•Использование пороговых схем - Пороговое управление – подключение эффекторов к управляемой системе только при превышении выходной функции некоторого порогового уровня.

20

•Программное управление – закон управления известен заранее, он зависит определяет от закона изменения входного воздействия.

•Блочное управление - закон управления представлен соединением блоков стандартных подпрограмм. Разновидностью этого подхода к организации управления является использование синергий (мышечные, информационные и другие синергии).

•“Форпостное” управление – управление на основе предсказания (прогнозирования) развития ситуации во внешней среде.

Изменение типа механизма управления: при повышении уровня – одни механизмы, а при снижении уровня - другие;

Комбинированный вариант : одновременное использование вышеуказанных принципов.

35. Какие варианты поведения системы в ответ на воздействие вам известны?

Варианты поведения управляемой системы

-реакция, представляющая собой простой механизм поведения, включающийся вслед за изменением выходной функции. Примерами такого управления в живых системах служат рефлексы;

-стереотип, при котором поведение системы строится по заранее определенной программе, которая отработана системой и стала для нее стандартной (типовой). Примерами могут служить работа станков с ЧПУ, действия водителя по управлению транспортным средством, работа вычислительного комплекса по стандартной программе обработки информации и многие другие системы;

-моделирование, при котором каждый поведенческий акт системы учитывает ее текущее состояние, параметры ОС, преследуемые цели. Формирование закона управления в этом варианте требует анализа информации и распознавания ситуации. Между ситуациями и поведением системы должно устанавливаться соответствие, оценка которого составляет основу управления, а ошибки распознавания влекут за собой ошибки управления и возможную гибель системы.

21

36. Как определить такое свойство системы как "адаптивность"? Как определяется верхний уровень адаптивности системы?

Адаптивность - способность системы приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней Среды, самооптимизировать свое поведение и структуру в условиях воздействия случайных факторов и направленных систематических воздействий. Область внешних условий, в

которых система выполняет свои функции с заданным качеством, определяется ее ресурсом - резервами: чем выше ресурс, тем шире спектр допустимых изменений.

Адаптация может происходить на разных уровнях организации системы. Верхним пределом адаптивности является выполнение принципа оптимизации управления - обеспечение качества управления при минимальных энергетических затратах за минимальное время.

Случайные факторы – те же:

-изменения внешних условий;

-случайные колебания нагрузки;

-вариации параметров внутренней среды.

35.Какие варианты поведения системы в ответ на воздействие вам известны?

Варианты поведения управляемой системы

-реакция, представляющая собой простой механизм поведения, включающийся вслед за изменением выходной функции. Примерами такого управления в живых системах служат рефлексы;

-стереотип, при котором поведение системы строится по заранее

определенной программе, которая отработана системой и стала для нее

стандартной (типовой). Примерами могут служить работа станков с ЧПУ, действия водителя по управлению транспортным средством, работа вычислительного комплекса по стандартной программе обработки информации и многие другие системы;

-моделирование, при котором каждый поведенческий акт системы учитывает ее текущее состояние, параметры ОС, преследуемые цели. Формирование закона управления в этом варианте требует анализа информации и распознавания ситуации. Между ситуациями и поведением системы должно устанавливаться соответствие, оценка которого составляет

22

основу управления, а ошибки распознавания влекут за собой ошибки управления и возможную гибель системы.

36. Как определить такое свойство системы как "адаптивность"? Как определяется верхний уровень адаптивности системы?

Адаптивность - способность системы приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней Среды, самооптимизировать свое поведение и структуру в условиях воздействия случайных факторов и направленных систематических воздействий. Область внешних условий, в которых система выполняет свои функции с заданным качеством, определяется ее ресурсом - резервами: чем выше ресурс, тем шире спектр допустимых изменений.

Адаптация может происходить на разных уровнях организации системы. Верхним пределом адаптивности является выполнение принципа оптимизации управления - обеспечение качества управления при минимальных энергетических затратах за минимальное время.

Случайные факторы – те же:

-изменения внешних условий;

-случайные колебания нагрузки;

-вариации параметров внутренней среды.

37.Дайте определение понятия "самоорганизующиеся системы".

Самоорганизующаяся система - система, способные устойчиво сохранять характер взаимодействия с внешней средой и другими системами, несмотря на возможные изменения внутренних и внешних факторов.

Бионический подход и меет особое значение для синтеза самоорганизующихся систем. Изучение принципов организации и функционирования живых систем - с целью создания новых более совершенных технических устройств и синтеза, оптимально использующих свойства биологических и технических звеньев, объединенных в единую функциональную систему – Биотехническую систему

23

38.Перечислите основные функциональные характеристики системы.

Для сопоставления систем разных уровней и структуры и выяснения оптимальности их устройства вводят некоторые функциональные характеристики, которые можно выразить численно. К таким характеристикам относят эффективность, надежность, качество управления, помехозащищенность, устойчивость и степень сложности.

Эффективность – некоторый интегральный показатель качества реагирования, связывающий качество поведения с затратами внутренних ресурсов системы, которыми она обладает.

Надежность - свойство системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Устойчивость - способность сохранять требуемые свойства в условиях воздействия возмущений.

39.Как определяется "запас прочности" системы? В чем заключается принцип Ле-Шателье?

Отклонение показателя эффективности системы от условного порога в большую сторону характеризует запас прочности системы, т. е. ее

возможность сопротивляться неблагоприятным воздействиям и выполнять свою функцию. Уменьшение его ниже порога может привести к нарушению функций или к разрушению системы. Определяется, соотвественно, как разность между полными и используемыми ресурсами системы.

Принцип Ле-Шателье утверждает, что, “если на любую систему,

находящуюся в стационарном режиме, подействует внешнее возмущение, то в ней произойдут изменения, которые уменьшат результат его действия”.

24