2. Обратные связи.

В обеспечении высокой эффективности управления значительная роль отводится обратным связям. Их также называют «управляющими». Управляющая система непрерывно контролирует управляемую систему и вырабатывает команды управления в соответствии с состоянием управляемой системы и целью управления. Обратные связи являются сложной системой причинной зависимости и заключаются в том, что результат предыдущего действия влияет на последующее течение процесса: причина испытывает на себе обратное влияние следствия. Без этого невозможны процессы адаптации и самоорганизации, немыслимо существование живых систем.

Живые системы обладают следующими характерными свойствами:

1. наличием обратных связей;

2. содержанием «предыстории», так как эти системы реагируют не только на текущие, но и на прошлые события. В отличие от технических систем, которые создаются на основе уже существующих неизменяемых частей, экосистемы развиваются во времени. Происходящие при этом эволюционные изменения и приводят к зависимости настоящего системы от ее прошлого;

3. наличием нелинейности, возникающей из-за различного рода запаздываний, порогов, ограничений.

Следовательно, благодаря обратным связям системы могут формировать целенаправленное самостоятельное поведение, включающее предвидение. Обратная связь — это связь между выходом системы и ее входом. Через обратную связь осуществляется воздействие результатов функционирования системы на характер этого функционирования.

Живые системы являются динамическими системами, т. е. они изменяются с течением времени. В этих системах могут присутствовать два типа обратной связи — отрицательная и положительная. Совместное их действие может оказать сильное формирующее влияние на процессы для поддержания их уровня при случайных внешних воздействиях.

При отрицательной обратной связи часть выходного сигнала подается на вход системы так, что отношение полученного выходного сигнала к входному сигналу составляет величину, меньшую единицы. Таким образом, отрицательная обратная связь ослабляет действие входящего сигнала и способствует восстановлению равновесия в системы, нарушаемого внешним воздействием. Она способствует ее устойчивости, т. е. является механизмом автокоррекции системы.

При положительной обратной связи отношение выходного сигнала к входному есть величина, большая единицы. Увеличение выходного сигнала приводит к увеличению сигнала на входе системы, а это в свою очередь вызывает дальнейшее возрастание выходного сигнала. Таким образом, положительная обратная связь усиливает действие входящего сигнала и усиливает отклонение от равновесного состояния системы. Она увеличивает чувствительность систем. Если не будет принято никаких мер, сигнал на выходе может стать неуправляемым и привести к пагубным для системы последствиям. Очевидно, что действие положительной обратной связи не может оставаться неконтролируемым сколь угодно долго, так как характерный для нее аддитивный эффект привел бы к выходу системы из строя. Существует мнение, что такие процессы, как «накопление знаний, увеличение населения, распространение среди людей различных верований и т.д.», интенсивно расширяются именно потому, что им свойственна положительная обратная связь.

Н

Рис. 8.3. Контур обратной связи с передаточными функциями К и K₁

апишем отношение выходного сигнала к входному для системы без обратной связи: . Здесь K обозначает передаточную функцию системы, т. е. тот процесс, в соответствии с которым из входного сигнала I(t) получается выходной сигнал O(t).

При наличии обратной связи часть выходного сигнала подается обратно на вход системы (рис. 8.3). Передаточная функция K₁ в контуре обратной связи и определяет эту часть выходного сигнала.

Когда значение передаточной функции K₁<0, то обратная связь является положительной. Если же значение передаточной функции K₁>0, то обратная связь — отрицательная.

Именно природа (знак, фаза) передаточной функции K₁ определяет тип обратной связи, а не то, добавляется возвращаемая на вход часть выходного сигнала к входному сигналу или же вычитается из него.

В сущности, функционирование системы в целом зависит в основном от передаточной функции в контуре обратной связи. Это означает, что желаемая степень управления может быть достигнута за счет надлежащего выбора величины K₁ в цепи обратной связи. Система, таким образом, является нечувствительной к внешним возмущениям; управлять же системой можно, вводя отрицательную обратную связь.