1. Основные понятия теории управления. Общая структура бмс
Управление- процесс целенаправленного воздействия на объект, служащего для приведения этого объекта в желаемое состояние, которое осуществляется на основе информации о состоянии этого объекта.
Система – множество взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, образующих целостность и ведущих себя как некоторое целое. Элемент системы – это неразложимый в пределах данной системы компонент сложных явлений или процессов.
Свойства систем:
целостность, проявляется в движении системы, взаимосвязи элементов образуют структуру
эмерджентность – несводимость свойств в целом к простой сумме свойств отдельных частей
динамичность, движение можно изобразить в инертном пространстве, система может быть циклической
Автоматические системы : замкнутые и незамкнутые. незамкнутая система: процесс работы системы не зависит непосредственно от результата ее воздействия на управляемый объект, т. е. в ней отсутствует обратная связь. замкнутая система- наличие обратной связи, благодаря которой информация о состоянии управляемого объекта передается в управляющее устройство. Обратная связь может изменять состояние данной системы. В замкнутой автоматической системе имеется полная взаимозависимость работы всех звеньев друг от друга.
y(t) - управляемая величина, g(t) - задающее воздействие. Разность между заданным и фактическим значениями управляемой величины называется рассогласованием, или ошибкой системы. Воздействие f(t), вызывающее нежелательное изменение управляемой величины, называется возмущением. На рисунке управляющее устройство разбито на ряд звеньев. Измерительное устройство 8 измеряет фактическое значение управляемой величины. Результатом измерения является величина z(t). Задающее устройство 1 преобразует задающее воздействие g(t) в величину h(t) той же физической природы, что и z(t). Сравнивающее устройство 2 производит вычитание x(t) = h(t) - z(t) и тем самым выявляет рассогласование, или ошибку системы. Далее ставятся усилительно-преобразовательное 4 и исполнительное 5 устройства. В некоторых случаях вводится дополнительное измерительное устройство 3, а иногда и звено 6, через которое осуществляется местная обратная связь. Управляющее устройство в соответствии с заложенным в него алгоритмом управления формирует управляющее воздействие u(t), направленное на ликвидацию рассогласования r(f), независимо от причины, вызвавшей это рассогласование.
БМС представляют собой широкий класс: искусственные органы, системы мониторирования (кардиосигналов) и др.
Биологическое звено:
трудная формализуемость
сложность и нелинейность описания процессов жизнедеятельности
непредсказуемость поведения
отсутствие точек входа и выхода
Классическая схема биотехнической системы:
2Причинные представления в бмс. Свойства причинных связей
Под причинной связью понимается связь причины и Действия (следствия). Находясь во всеобщей связи, всякое явление непременно обусловлено другими явлениями.
Причиной называется явление или совокупность явлений, которые предшествуют другому делению и вызывают его.Знание причин дает возможность научно объяснить явления действительности, познавать их закономерности и благодаря этому предвидеть наступление явлений.
Наличие причины и всех необходимых условий ее действия в совокупности составляют достаточное условие для наступления явления. Наличие же самой причины и каждого необходимого условия ее действия является необходимым условием появления явления, то есть если нет хотя бы одного из указанных обстоятельств, то нет и явления. Таким образом различаем: необходимые условия действия некоторой причины и необходимые условия наступления некоторого явления.
Релевантно сопутствующие обстоятельства — это обстоятельства, которые не являются необходимыми для действия данной причины, но так или иначе влияют на ее действие что, конечно, отражается и на результате (на самом явлении, которое вызывает эта причина).
Например, причиной гриппа, как известно, является действие определенного вируса. Обстоятельствами, ослабляющими его действие, выступают закалка организма, качественное питание, активный образ жизни, а сопутствующими — истощение организма, отсутствие витаминов и т. п.
Важнейшие свойства причинной связи: (1) всеобщность, (2) последовательность во времени, (3) необходимость и (4) однозначность.
1- Причинная связь является всеобщей. Все явления природы и общества детерминированы, то есть причинно обусловлены.
2 - Причина и действие последовательны во времени, то есть причина всегда предшествует действию, а действие всегда следует за причиной, во всяком случае не может опережать ее.
4 - Определенная причина производит вполне определенное действие, причем одинаковые причины, действующие в разное время, в разных местах, при одних и тех же условиях вызывают одинаковые действия, хотя одно и то же явление может быть результатом действия разных причин (принцип множественности причин) или одной и той же причины при разных условиях ее действия.
БМС представляют собой широкий класс: искусственные органы, системы мониторирования (кардиосигналов) и др.
Биологическое звено:
трудная формализуемость
сложность и нелинейность описания процессов жизнедеятельности
непредсказуемость поведения
отсутствие точек входа и выхода
Классическая схема биотехнической системы:
