- •Нелінійні моделі та аналіз складних систем Навчальний посібник
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління 20
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід 66
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем 115
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем 167
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем 195
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами 234
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали 260
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління 20
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління 20
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід 66
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід 66
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем 115
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем 115
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем 167
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем 167
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем 195
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем 195
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами 234
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами 234
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали 260
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали 260
- •Передмова
- •Розділ і моделювання та системний аналіз динамічних процесів
- •Глава 1. Модель, моделювання, прогнозування і управління
- •1.1. Поняття моделей і моделювання
- •1.2. Класифікація засобів моделювання
- •1.3. Поняття економічної системи і принципи її моделювання
- •1.4. Етапи економіко-математичного моделювання
- •1.5. Основні принципи опису виробничо-технологічного рівня економічних систем
- •1.6. Загальний вид математичних моделей та основні напрямки їхнього аналізу
- •1.7. Класифікація економіко-математичних моделей
- •1.8. Моделювання еколого-економічного управління виробничою системою в умовах нестабільності
- •1.9. Деякі принципи моделювання складних систем
- •1.10. Новий підхід до прогнозування поведінки складних систем і катастрофічних процесів (русла і джокери)
- •1.11. Моделювання та управління ризиком
- •Питання для самоперевірки
- •Глава 2. Елементи теорії систем і системний аналіз. Синергетичний підхід
- •2.1. Історія розвитку теорії систем і системного аналізу
- •2.3. Наукові напрямки системного аналізу
- •2.4. Система, її структура і функціонування
- •Типи системних задач залежно від ситуації
- •2.5. Синергетичний підхід в аналізі складних систем
- •Розділ іі математичні основи нелінійної динаміки і аналізу складних систем
- •Глава 3. Рівняння і аналіз складних систем
- •3.1. Моделі і аналіз нелінійних динамічних систем
- •3.1.1. Системи звичайних диференційних рівнянь
- •3.1.1.1. Основні визначення і теореми
- •3.1.1.2. Особливі точки та їхнє інваріантне різноманіття
- •Стійкість визначається нелінійними членами
- •3.1.1.3. Періодичні та неперіодичні розв’язки, граничні цикли та інваріантні тори
- •3.1.2. Аналіз нелінійної системи з дискретним часом
- •3.1.3. Використання теорії різницевих рівнянь для моделювання процесу мобілізації
- •3.1.4. Основи теорії диференційних рівнянь
- •3.2. Нелінійні моделі складних систем з хаотичною динамікою (стислий огляд)
- •Глава 4. Елементи теорії стійкості систем
- •4.1. Аналіз нелінійних економічних систем, що розвиваються
- •4.1.1. Основні дослідження стійкості нелінійних динамічних систем
- •4.1.2. Якісний аналіз економічної системи, що знаходиться під впливом новітніх інформаційних технологій (ніт)
- •4.2. Елементи теорії структурної динаміки
- •4.2.1. Основи теорії катастроф
- •Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення Збурення збурення збурення
- •4.2.2. Біфуркації на фазовій площині
- •4.2.3. Дисипативні структури і. Пригожина
- •Розділ ііі моделі та аналіз складних процесів і систем
- •Глава 5. Моделювання і аналіз соціально-економічних систем
- •5.1. Деякі базові математичні моделі та їхнє застосування в дослідженні соціально-економічних процесів
- •5.1.1. Модель Мальтуса
- •5.1.2. Логістична модель
- •5.1.3. Експоненційна модель з відловом
- •5.1.4. Логістична модель з відловом
- •5.1.5. М’яка логістична модель з відловом
- •5.1.6. Модель Лотки–Вольтерра
- •5.2. Приклад моделювання і аналізу соціально-економічних процесів
- •5.2.1. Стійкість ринкових механізмів
- •5.2.2. Народження хаосу
- •5.3. Елементи теорії м’якого моделювання
- •5.3.1. Модель війни або битви
- •5.3.2. Оптимізація як шлях до катастрофи
- •5.3.3. Жорсткі моделі як шлях до помилкових передбачень
- •5.3.4. Небезпека багатоступеневого управління
- •5.3.5. Математичні моделі «перебудови» в срср
- •5.3.6. Математика і математична освіта у сучасному світі
- •5.4. Моделі нелінійної економічної динаміки з урахуванням швидкості встановлення змінних
- •5.4.1. Окремі моделі нелінійної економічної динаміки
- •5.4.2. Узагальнена модель динаміки економіки
- •Глава 6. Синергетичне моделювання і управління складними системами
- •6.1. М’яке нелінійне управління: синергетичний підхід в управлінні
- •6.2. Глобальне моделювання і аналіз світової динаміки
- •6.2.1. Модель світової динаміки Форрестера
- •6.2.1. Глобальна модель динаміки Месаровіча–Пестеля (м–п-модель)
- •6.2.2. Феноменологічна макромодель світової динаміки і стійкого розвитку
- •Глава 7. Елементи теорії хаосу і хаотичної динаміки. Фрактали
- •7.1. Теорія динамічного хаосу та її застосування
- •7.1.1. Динамічний хаос
- •7.1.2. Економічний хаос у детермінованих системах
- •7.1.2.1. Хаос у детермінованих системах
- •7.1.2.2. Економічний хаос у дискретній системі
- •7.1.2.3. Аперіодичне оптимальне економічне зростання
- •7.1.2.4. Динаміка міст – система Лоренца (приклад застосування)
- •7.1.2.5. Хаос у моделі міжнародної економіки
- •7.1.2.6. Хаос і економічне прогнозування
- •7.1.2.7. Деякі критерії класифікації атракторів
- •7.1.3. Дивні атрактори
- •7.1.4. Динамічний хаос і обмеження області прогнозу
5.3.4. Небезпека багатоступеневого управління
Явище, описане нижче, добре відоме в теорії управління технічними системами. Воно має надзвичайно загальний характер, але тут описується його найпростіша модель, в якій лише замінено технічні терміни на терміни управління.
Нехай
виробництво якогось продукту x
управляється керівником, який приймає
рішення про швидкість виробництва:
.
У
свою чергу, поведінка керівника у
управляється керівником другого
рангу, який приймає рішення про те, як
потрібно змінювати швидкість
виробництва:
.
Поведінка керівника другого рангу z управляється керівником третього рангу, і так далі, аж до генерального керівника (рангу n).
Генеральний керівник у нашій моделі реалізовує зворотний зв’язок: його рішення ґрунтуються не на бажанні виконати наказ начальства (як у керівників попередніх рангів), а з огляду на корисність справи. Наприклад, він може бажати досягти рівня X величини x і буде впливати на керівника попереднього рангу у невід’ємному напрямку, якщо рівень X не досягнуто, і у від’ємному – якщо він перевищений.
Наприклад, для n = 3 найпростіша модель матиме вигляд:
Цю систему можна переписати у вигляді лінійного диференційного рівняння порядку n:
Рівняння цієї (жорсткої) моделі легко вирішуються в явному вигляді.
Стійкість бажаного стаціонарного стану (x = X, y = z = ... = 0) визначається тим, чи від’ємними є речові (дійсні) корені A характеристичного рівняння
Рис. 3.23. Нестійкість багатоступеневого управління
Ці корені – комплексні числа, зображені на рис. 3.23. Вони утворюють на площині комплексної змінної λ вершини правильного n-кутника. Якщо n > 3, деякі вершини обов’язково лежатимуть у правій (нестійкій) півплощині (Re λ > 0). При n = 1 корінь λ = -k лежить у стійкій півплощині, а при n = 2 корені λ 1, 2 знаходяться на межі стійкості.
Висновок. Багатоступеневе управління, що описується нашою моделлю при n > 3, є нестійким. Двоступеневе управління призводить до періодичних коливань, але не викликає катастрофічного наростання коливань, що відбувається при трьох- і більше ступеневому управлінні.
Справжню стійкість забезпечує тільки одноступеневе управління, за якого особа, яка управляє, більш зацікавлена в інтересах справи, ніж у заохоченні з боку начальства.
Ці висновки, зроблені на підставі аналізу найпростішої жорсткої моделі, справді витримують перевірку на структурну стійкість, за винятком лише випадку, коли n = 2: двоступеневе управління може виявитися як стійким, так і нестійким, залежно від деталей організації справи, якими ми знехтували при складанні нашої моделі.
Тривале і, очевидно, стійке функціонування системи багатоступеневого управління в СРСР пояснювалося, ймовірно, невиконанням директивних вказівок та існуванням «тіньової» системи заохочення керівників різних рангів в інтересах справи. Без такої реальної зацікавленості (яка в сучасних умовах уже не обов’язково забезпечується корупцією) багатоступеневе управління завжди веде до занепаду або руйнації.
