2. Генетико-прогностическое описание

При исследовании сложных систем не всегда удается понять принципы, на которых основана система, изучая только систему в ее окончательном, виде. И только изучая ее происхождение и эволюционный путь развития, можно увидеть, почему в системе появились те или иные свойства, разобраться в особенностях их структуры и функционирования, понять роль и назначение ряда подсистем, оценить роль внешних и внутренних факторов в эволюционном развитии. Генетико-прогностическое описание выявляет происхождение системы, отражает главные этапы в его развитии, позволяет оценить перспективы дальнейшего существования, т. е. позволяет проследить путь развития системы в историческом аспекте и на основании такого анализа получить более ясное представление о системах в целом. Особую роль генетико-прогностичское описание может иметь при исследовании биологических систем.

Таким образом, совокупность функционального, морфологического, информационного и генетико-прогностического описаний позволяет отразить главные свойства систем.

Лекция 7. (Системный анализ) Системные аспекты управления

Темы: понятие управления; закон управления и алгоритм управления. Управление как процесс.

1. Понятие управления

Любая динамическая система способна изменять свое состояние. Эти изменения сопровождаются:

• появлением новых связей и исчезновением старых;

• изменением типа связей и структуры;

• изменением элементного состава и формированием новых подсистем;

• расширением функций и т. п., что находит отражение во всех описаниях системы.

Сами же изменения могут происходить в результате развития системы и в процессе управления.

Развитие предполагает изменение морфологии, расширения функций, увеличение ресурса и повышение эффективности проявления системы во внешней Среде. Развитие направлено на совершенствование системы или на реализацию программы ее существования. Характер этих изменений определяется процессами, протекающими в системе, взаимодействием со средой. Изменения могут быть монотонными, скачкообразными или циклическими.

Управление связано с формированием процессов, определяющих целенаправленное поведение системы в рамках имеющегося ресурса, при этом неизменными остаются информационное и морфологические описания (в отношении элементного состава). Внешнее управление осуществляется со стороны другой системы или среды, а внутреннее управление происходит со стороны одной из подсистем, поэтому различают управляющую и управляемую подсистемы (системы). Часто их функции воздействия друг на друга весьма сложно переплетаются, особенно в биологических и биотехнических системах.

Характерной особенностью управляемой системы является ее способность переходить в новое состояние под влиянием различных управляющих воздействий — команд, поступающих от управляющей системы. Управляющая система включает в себя датчики, воспринимающие информацию на входе и выходе системы, входные и выходные каналы связи, управляющее устройство, частью которого является запоминающее устройство. Информация, фиксированная в аппаратах памяти, определяет «настройку» системы управления на переработку определенных сведений, поставляемых через каналы связи.

Управление, или регуляция представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих необходимые режимы функционирования, достижение определенных целей при изменяющихся параметрах внешней Среды. При этом всегда подразумевается наличие заранее определенного множества возможных состояний, из которых осуществляется выбор. Таким образом, управление связано с целенаправленным выбором из этого множества.

Переход системы из одного состояния в другое являете: процессом, а совокупность процессов составляет сущность управления, при этом управление обязательно предусматривает наличие управляющего канала.

Свойством управляемости обладают только т. н. "организованные" системы, отвечающие принципу организованности, т. е. обладающие определенной структурой, целесообразным составом элементов и наличием необходимых связей между ними.

Управление связано с реакцией на воздействия, для чего необходима связь между управляющей и управляемой системами (подсистемами). Связь представляет собой причинно-следственную зависимость между элементами.

Связи могут быть вещественными, энергетическими и информационными для передачи соответственных вещественных, энергетических и информационных воздействий. Для сложных, высокоорганизованных систем характерны информационные воздействия, которые содержат:

• осведомительную информацию, необходимую для принятия решений,

• управленческую (управляющую, командную) информацию, содержащую команды, в соответствии с которыми осуществляется переход в новое состояние.

Осведомительная информация направляется от управляемой подсистемы к управляющей подсистеме, которая может также получать информацию о параметрах внешней Среды. Вся осведомительная информация поступает через афферентные связи от рецепторной подсистемы, которая может быть достаточно разветвленной. При необходимости управляющая подсистема корректирует состояние управляемой подсистемы путем подачи в нее управленческой информации (команд). Последняя поступает на управляемую систему через эфферентные связи от эффекторной (исполнительной) подсистемы, содержащей механизмы выполнения команд.

Формированию управленческой информации предшествует процедура обработки осведомительной информации (для этих целей служит рефлексивная подсистема).

Управление предопределено целевой функцией системы. Зависимость управляющего действия от состояния системы и среды определяет закон управления, который задает по существу способ достижения этой функции. Его можно выразить в математической, логической или лингвистической формах; способ его формирования зависит от типа и свойств системы.

Законы управления могут быть весьма разнообразны и сложны. Вместе с тем, самые сложные законы управления могут быть представлены последовательностью сравнительно простых единичных фактов, фактов переработки "порций" управленческой информации, эта последовательность определяет алгоритм управления. Время от поступления очередной порции информации до формирования управляющей команды называется длительностью цикла управления. Эта длительность не должна быть больше времени, отводимого на принятие решения в соответствии с условиями работы системы. Иначе возникает эффект запаздывания, приводящий к рассогласованию поступающих команд и реального состояния системы, что может привести к ее гибели.