4.2. Механизмы управления

Простейшие механизмы управления хорошо известны и изучены в теории управления.

В схеме на рис. 4.2,а реализуется принцип управления по отклонению. Через цепь отрицательной обратной связи выходная функция y(t), преобразованная в эквивалентное входное воздействие x*(t), вычитается из управляющего входного воздействия x(t). Разность воздействий x(t)-x*(t) через блок преобразования и регулятор (исполнительное устройство, эффектор) управляет регулируемым объектом. За счет контура обратной связи обеспечивается поддержание постоянства выходной функции y(t) независимо от воздействия помех (t), которые могут повлиять функционирование регулятора и регулируемого объекта.

Схема на рис. 4.2,б реализует принцип управления по возмущению, основу которого составляет измеритель уровня внешнего возмущающего фактора (t) случайной природы. Блок преобразования управляет исполнительным механизмом (регулятором) так, чтобы воздействие этого фактора на регулируемый объект было бы компенсировано воздействием со стороны регулятора.

Известны и другие механизмы управления, например:

- использование пороговых схем, подключающих эффекторы к управляемой системе только при превышении выходной функции некоторого порогового уровня;

- программное управление, для которого заранее известен закон управления, представленный в виде конкретной программы работы управляющей системы, эта программа зависит от закона изменения входного воздействия;

- блочное управление, при котором 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 и т.д.

Все многообразие вариантов поведения управляемой системы можно разделить на три группы:

- 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 как поведение, 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.

Для сложных систем характерно сочетание различных способов управления, и особенно формирование поведения на основе моделирования и прогнозирования развития ситуации в Окружающей Среде, чем можно объяснить то разнообразие поведения, с которым встречается исследователь при изучении, например, живых систем.

Реализация управленческих функций может осуществляться в виде централизованного и децентрализованного управления. Существуют также и промежуточные (смешанные) типы управления. Для очень сложных и сверх сложных систем характерна иерархическая структура управления, в которой управленческая информация передается "ступенчато" - от верхних (центральных) подсистем к нижним (подчиненным). Причем возможно несколько "ступенек" передачи информации, соответствующих нескольким разнородным уровням организации внутри одной системы.

В обеспечении высокой эффективности управления значительная роль отводится обратным связям. Управляющая система непрерывно контролирует управляемую систему и вырабатывает команды управления в соответствии с состоянием управляемой системы и целью управления. Без этого невозможны процессы адаптации и самоорганизации, немыслимо существование живых систем. Особая способность систем формировать целенаправленное самостоятельное поведение, включающее предвидение, осуществляется при помощи обратных связей.

Обратные связи можно разделить на положительную и отрицательную. Положительная обратная связь увеличивает чувствительность системы, отрицательная обратная связь способствует ее устойчивости. Совместное их действие может оказать сильное формирующее влияние на процессы для поддержания их уровня при случайных внешних воздействиях. Исследование и описание комбинированных обратных связей представляет сложную задачу, особенно при их большом количестве, когда даже выявить их трудно.