3.5.4 Типы способов управления

Классификация по этому принципу приведена на рисунке 3.8.

В зависимости от того, входит управляющее устройство в систему или является внешним по отношению к ней выделен первый уровень классификации.

Для пояснения второго уровня классификации представим движение динамической системы в виде траектории, например, в пространстве состояний Qⁿ. Независимо от того, включен ли в систему управляющий блок или нет, выделяются четыре основных способа управления. Первый (простейший) случай соответствует полной известности заданной, требуемой траектории при точном программном управлении U₀(t). В этом случае управление осуществляется без контроля за состоянием объекта. Если движение системы отличается от заданного (что может быть при отличии неуправляемых переменных V₀(t) от ранее предполагаемых, или действуют неучитываемые факторы), то возникает необходимость контроля за состоянием объекта и мы приходим ко второму подклассу второго уровня. Для таких систем, в которых точную требуемую траекторию движения задать невозможно, а известна только конечная целевая окрестность, предусмотрен третий подкласс второго уровня. Для систем этого подкласса осуществляется подстройка параметров заранее непредсказуемым образом. Наконец, когда никакой подстройкой параметров невозможно достичь целевой области, приходится идти на изменение структуры системы (то есть по сути заменять систему другой системой). В этом случае (это четвертый подкласс) имеет место перебор разных систем (имеющих одинаковые выходы Y), создаваемых не произвольно, а с учетом наличных средств.

без обратной программное автоматические

связи полуавтоматические

регулирование автоматическое автоматизированные

управление параметрическая организационные

по параметру адаптация

управление самоорганизация

по структуре (структурная адаптация)

Рис. 3.8

3.5.5 Ресурсное обеспечение

Ясно, что для обеспечения определенного управления в любой системе требуются ресурсы: материальные, энергетические, информационные. Причем в зависимости от достаточности или недостатка этих видов ресурсов возможны принципиально различные случаи систем. Это и дает основания для классификации, приведенной на рисунке 3.9.

Энергетические затраты на выработку управления, как правило, малы по сравнению с энергопотреблением объекта управления и в этом случае их просто не принимают во внимание в классе обычных систем. Но в некоторых случаях управляемая и управляющая части могут потреблять соизмеримое количество энергии и питаться от одного источника. При этом возникает нетривиальная задача перераспределения ограниченной энергии между этими частями, и мы приходим к классу энергокритичных систем.

энергетические

материальные

информационные

ресурсы

полная неполная

обеспеченность

Рис. 3.9

Материальные затраты на функционирование систем также могут создавать определенные ограничения. Например, в случае управления объектом большой размерности с помощью ЦВМ такими ограничениями могут быть объем оперативной памяти и быстродействие. В соответствии с этим большими можно назвать системы, моделирование которых затруднено вследствии их большой размерности. Переход систем из больших в малые осуществляется либо применением более мощной вычислительной базы, либо декомпозицией многомерной задачи на задачи меньшей размерности (если это возможно).

Третий тип ресурсов – информационный. Если информации о системе достаточно (а признаком этого служит успешность управления), то систему можно назвать простой. Если же управление, выработанное на основе имеющейся информации об объекте, приводит к неожиданным, непредвиденным или нежелательным результатам, то систему можно интерпретировать как сложную. Поэтому сложной системой можно назвать систему, в модели которой недостаточно информации для эффективного управления. Два способа можно предложить для перевода системы из подкласса сложных в подкласс простых. Первый состоит в выяснении конкретной причины сложности, получении недостающей информации и включении ее в модель системы. Второй способ связан со сменой цели, что в технических системах неэффективно, но в отношениях между людьми часто является единственным выходом.

Поскольку перечисленные виды ресурсов являются более или менее независимыми, возможно самое различное сочетание между подклассами этой классификации.

Как и все предыдущие, приведенная классификация может быть при необходимости развита: либо при более подробном рассмотрении видов ресурсов, либо в результате введения большего числа градаций степени обеспеченности ими.

3. АВТОМАТНОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ. ТЕОРИЯ

КОНЕЧНЫХ АВТОМАТОВ

В том случае, если множества входных X, выходных Y и внутренних переменных Q являются конечными, мы приходим к так называемому автоматному описанию системы. Для этого случая разработана достаточно разветвленная, хорошо формализованная теория конечных автоматов. Конечными автоматами можно описывать любые цифровые устройства и элементы. Анализ и синтез цифровых устройств также успешно может быть осуществлен с применением теории конечных автоматов. Для изучения этого раздела достаточно знать методы формальной логики, теорию множеств, теорию графов и основы абстрактной алгебры.

Естественно, что и пользоваться при этом мы будем понятиями, определениями и терминологией (то есть профессиональным языком), принятыми в соответствующих разделах дискретной математики.