Ответы на вопросы по дисциплине «Системный анализ»

Часть 3. Аспекты управления в системном анализе

1. Какие изменения могут происходить в процессе функционирования динамической системы?

Управлять можно только динамическими системами

Динамическая система - система, способная изменять свое состояние под влиянием воздействий.

Любая динамическая система способна изменять свое состояние. Внешне 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.

2. Дайте определение понятия "управление". Как определяется процесс развития системы?

Развитие (в аспекте генетико-прогностического описания) предполагает изменение морфологии, расширения функций, увеличение ресурса и повышение эффективности проявления системы в ОС. Развитие направлено на совершенствование системы или на реализацию программы ее существования.

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).

3. В чем Вы видите разницу между понятиями "развитие" и "управление"?

Процесс развития – это эволюционный процесс

Процесс управления - это технологический процесс

Развитие S - предполагает изменение морфологии, расширение функций, изменение информационного описания.

Управление S - формирование процессов, определяющих целенаправленное поведение системы; при этом остаются неизменными информационное и морфологическое описания.

4. Какая подсистема называется "управляющей", а какая - "управляемая"?

Управляемая система имеет способность изменять поведение, местоположение, переходить в новое состояние (заранее известное) под влиянием различных управляющих воздействий – команд. Управляющая система – посылает команды управляемой системе, изменяя ее состояние.

При этом всегда подразумевается наличие некоторого заранее определенного множества возможных состояний, из которых осуществляется выбор.

5. Определите понятие "процесс" как реализацию возможности управления в системе.

Переход системы из одного состояния в другое под воздействием внутренних или внешних факторов – является процессом

Совокупность процессов составляет сущность управления, при этом управление обязательно предусматривает наличие управляющего канала.

6. Как связаны понятия «процесс» и «состояние системы»?

Переход системы из одного состояния в другое является процессом.

(см. вопрос 7)

7. Что составляет суть процессов управления? Какие параметры системы необходимо учитывать при оценке ее состояния?

Совокупность процессов составляет сущность управления:

Управляемая система изменяет свое поведение, местоположение, переходит в новое состояние под влиянием управляющих воздействий – команд управляющей системы. При этом всегда подразумевается наличие некоторого заранее определенного множества возможных состояний, положений, форм поведения управляемой системы, из которых осуществляется выбор. Таким образом, управление связано с целенаправленным выбором из этого множества.

Состояние - обобщенная характеристика системы, определяемая значениями ее характеристических параметров, параметров ее составляющих, положением в пространстве, а также значениями их производных во времени и в пространстве

8. Что такое «управляющее воздействие»?

управляющие воздействия - команды, поступающие от управляющей системы, под влиянием которых управляемая система переходит в новое состояние.

9. Какие связи необходимы для организации управления?

Управление связано с реакцией на воздействия, для чего необходима связь между управляющей и управляемой системами (подсистемами).

Связи, через которые обеспечивается передача воздействий, - эфферентные связи.

Связи, через которые обеспечивается обратная связь (информация о произошедших изменениях), - афферентные связи.

Связи могут быть:

вещественными,

энергетическими,

информационными.

Воздействия разделяются на:

вещественные,

энергетические

информационные.

10. В чем состоит "принцип организованности" системы? Определите задачи изучения степени организованности системы.

Принцип организованности, характеризует структурную упорядоченность системы, в соответствии с этим принципом система должна включать необходимый минимальный набор подсистем и связей между ними для обеспечения функционирования ее как целого.

Организованные системы - это такие системы, которые обладают определенной структурой, целесообразным составом элементов и наличием необходимых связей между ними.

Им присуще свойство управляемости.

Для управляемой системы должны быть определены множества возможных положений, поведений, состояний, из которых при управлении делается выбор.

11. Какие виды информации необходимы для организации управления?

- осведомительная (необходима для принятия решений) : измерительные сигналы, данные установок режимов работы и т. д.; измерительные сигналы поступают через рецепторные подсистемы;

- управленческая (командная) : командные сигналы; командные сигналы поступают на эффекторные подсистемы;

- сервисная : информация , необходимая для контроля за состоянием технических средств и принятыми решениями

12. Какой тип управления определяется как "внешнее управление"?

Внешнее управление осуществляется со стороны другой системы или среды, а внутреннее управление происходит со стороны одной из подсистем.

13. Как формируется закон управления?

Закон управления - зависимость управляющего действия от состояния системы и среды. Определяет способ достижения системой ее целевой функции и может выражаться в математической, логической или лингвистической формах; способ его формирования зависит от типа и свойств системы.

Командная информация может формироваться по ходу изменений ситуации на основании апостериорной (осведомительной) информации о внешней среде и информации о внутреннем состоянии системы или заранее, когда на основании априорной информации предсказывается развитие ситуации.

14. Какие виды информации необходимы для организации процессов управления?

- осведомительная (необходима для принятия решений): измерительные сигналы, данные установок режимов работы и т. д.; измерительные сигналы поступают через рецепторные подсистемы;

- управленческая (командная) : командные сигналы; командные сигналы поступают на эффекторные подсистемы;

- сервисная : информация , необходимая для контроля за состоянием технических средств и принятыми решениями

15. Какая информация определяется как "осведомительная", какая информация входит в состав осведомительной?

Осведомительная информация (необходима для принятия решений): измерительные сигналы, данные установок режимов работы и т. д.; измерительные сигналы поступают через рецепторные подсистемы;

Осведомительная информация поступает по контуру обратной связи.

16. Какая информация определяется как " управленческая " или командная"? На основании каких данных формируется команда управления?

Управленческая (управляющая, командная) – информация, содержащая команды, в соответствии с которыми осуществляется переход управляемой системы в новое состояние. На основании осведомительной информации формируется команда управления.

Командная информация может формироваться по ходу изменений ситуации на основании апостериорной (осведомительной) информации о внешней среде и информации о внутреннем состоянии системы или заранее, когда на основании априорной информации предсказывается развитие ситуации.

17. Как определить длительность цикла управления? В чем проявляется эффект запаздывания сигнала управления?

Длительность цикла управления – время от поступления очередной порции информации до формирования управляющей команды.

Эта длительность не должна превышать времени T_Д допустимого принятия решения в соответствии с условиями работы системы, т.е. T_У<T_Д. Иначе возникает эффект запаздывания, приводящий к рассогласованию поступающих команд и реального состояния системы, что может привести к ее гибели.

Длительность цикла управления складывается из нескольких составляющих:

T_У = t_П +t_А +t_К,

где t_П – время поступления всей осведомительной информации; t_А – время анализа этой информации; t_К – время для принятия решений и передачи команды на исполнительную подсистему.

18. Как формируется закон управления по принципам реакции, стереотипа, при моделировании внешней среды.

Реакция представляет собой простой механизм поведения, включающийся вслед за изменением выходной функции. Примерами такого управления в живых системах служат рефлексы.

Стереотип, при котором поведение системы строится по заранее определенной программе, которая отработана системой и стала для нее стандартной (типовой). Примерами могут служить работа станков с ЧПУ, действия водителя по управлению транспортным средством, работа вычислительного комплекса по стандартной программе обработки информации и многие другие системы.

Моделирование – каждый поведенческий акт системы учитывает ее текущее состояние, параметры внешней среды, преследуемые цели. Формирование закона управления в этом варианте требует анализа информации и распознавания ситуации. Между ситуациями и поведением системы должно устанавливаться соответствие, оценка которого составляет основу управления, а ошибки распознавания влекут за собой ошибки управления и возможную гибель системы

19. В чем состоит роль обратных связей при обеспечении высокой эффективности системы?

В обеспечении высокой эффективности управления значительная роль отводится обратным связям. Управляющая система непрерывно контролирует управляемую систему и вырабатывает команды управления в соответствии с состоянием управляемой системы и целью управления. Без этого невозможны процессы адаптации и самоорганизации, немыслимо существование живых систем. Особая способность систем формировать целенаправленное самостоятельное поведение, включающее предвидение, осуществляется при помощи обратных связей.

20. Определите роль положительной и отрицательной обратных связей в управлении системой.

Положительная обратная связь- способствует повышению чувст-вительности системы, но снижает устойчивость системы.

Отрицательная обратная связь- способствует повышению устой-чивости, но снижает чувствитель-ность системы

Совместное их действие может оказать сильное формирующее влияние на процессы для поддержания их уровня при случайных внешних воздействиях.

21. Какие принципы формирования команд Вам известны?

- централизация (передача управления сверху) и децентрализация (каждый уровень (подсистема) управляется самостоятельно);

- иерархическая структура формирования;

- программное управление, для которого заранее известен закон управления, представленный в виде конкретной программы работы управляющей системы, эта программа зависит от закона изменения входного воздействия;

- синергии, блочное управление, при котором закон управления представлен соединением блоков стандартных подпрограмм, разновидностью этого подхода к организации управления является использование синергий (мышечные, информационные и другие синергии);;

- предсказание развития ситуации (форпостное управление);

- наличие текущих данных о среде и состоянии системы.

22. Как формируется управление по отклонению? Приведите соответствующую схему.

О твет: Через цепь отрицательной обратной связи выходная функция y(t), преобразованная в эквивалентное входное воздействие x*(t), вычитается из управляющего входного воздействия x(t). Разность воздействий x(t)-x*(t) через блок преобразования и регулятор (исполнительное устройство, эффектор) управляет регулируемым объектом. За счет контура обратной связи обеспечивается поддержание постоянства выходной фун­кции y(t) независимо от воздействия помех (t), которые могут повлиять на фун­кционирование регулятора и регулируемого объекта.

23. Как формируется управление по возмущению? Приведите соответствующую схему. Что такое " форпостное " управление?

О твет: Принцип управления по возмущению, основу которого составляет измеритель уровня внешнего возмущающего фактора (t) случайной природы. Блок преобразования управляет исполнительным механизмом (регулятором) так, чтобы воздействие этого фактора на регулируемый объект было бы компенсировано воздействием со стороны регулятора. “Форпостное” управление – управление на основе предсказания (прогнозирования) развития ситуации во внешней среде и т.д.

24. Дайте определение понятия " алгоритм управления"? Сформулируйте основные свойства алгоритма управления.

Алгоритм управления – последовательность сравнительно простых единичных фактов, фактов переработки "порций" управленческой информации.

Законы управления могут быть представлены последовательностью сравнительно простых единичных актов переработки "порций" управленческой информации. Такая последовательность определяет

алгоритм управления.

Время от поступления очередной порции информации до формирования управляющей команды называется

длительностью цикла управления

25. Как формируется закон управления по принципам реакции, стереотипа, при моделировании внешней среды.

Реакция представляет собой простой механизм поведения, включающийся вслед за изменением выходной функции. Примерами такого управления в живых системах служат рефлексы.

Стереотип, при котором поведение системы строится по заранее определенной программе, которая отработана системой и стала для нее стандартной (типовой). Примерами могут служить работа станков с ЧПУ, действия водителя по управлению транспортным средством, работа вычислительного комплекса по стандартной программе обработки информации и многие другие системы.

Моделирование – каждый поведенческий акт системы учитывает ее текущее состояние, параметры внешней среды, преследуемые цели. Формирование закона управления в этом варианте требует анализа информации и распознавания ситуации. Между ситуациями и поведением системы должно устанавливаться соответствие, оценка которого составляет основу управления, а ошибки распознавания влекут за собой ошибки управления и возможную гибель системы

26. Что такое "тезаурус"? Зачем необходимо знание характеристик внешней среды при формировании закона управления?

Тезаурус – полный систематизированный набор данных об области знаний с указанием на практическое применение.

Тезаурус – идеологический словарь с точно определенными связями между терминами.

Необходимо учитывать влияние ОС на элементы системы, иначе возможно искажение закона управления и изменения в функционировании системы.

27. Как определяется иерархическая структура управления?

Реализация управленческих функций может осуществляться в виде централизованного и децентрализованного управления. Существуют также и промежуточные (смешанные) типы управления. Для очень сложных и сверх сложных систем характерна иерархическая структура управления, в которой управленческая информация передается “ступенчато” – от верхних (центральных) подсистем к нижним (подчиненным). Причем возможно несколько “ступенек” передачи информации, соответствующих нескольким разнородным уровням организации внутри одной системы.

28. Дайте определение понятия "гомеостазис".

Гомеостазис – способность системы обеспечивать стабильность структуры и элементного состава, качественное выполнение функций и поддержание характеристических параметров в заданных пределах вне зависимости от случайных факторов воздействия

При этом источниками этих случайных факторов – возмущений являются:

- изменение внешних условий функционирования например, атмосферные явления, помехи внешней среды и т. п.);

- случайные колебания нагрузки (включая и потоки информации);

- внутренние факторы. (например, изменение режимов работы, естественное старение элементов, шумы внутреннего происхождения и т. д.).

29. Что такое «гомеостатическая кривая»? Приведите примеры гомеостатических кривых.

Характеристикой гомеостатических свойств служат гомеостатические кривые – зависимости параметров системы от величины факторов-возмущений, имеющие характерную форму с плато посередине и крутыми участками по краям. Примеры таких кривых приведены на рис. 4.3: области гомеостазиса Q_ст определяют диапазон изменений возмущающего фактора x_n, в пределах которого свойство r_k приблизительно постоянно.

Г раницы области определяют значения фактора, при котором происходит срыв в работе гомеостатического механизма, а наклон плато характеризует степень стабилизации свойства. Следует иметь в виду, что, если система содержит подсистемы с разными гомеостатическими свойствами, то область гомеостазиса всей системы не может превышать наименьшую из областей гомеостазиса ее подсистем. Например, для системы, содержащей две подсистемы с гомеостатическими свойствами, которые отображаются кривыми на рис. 4.3, область гомеостазиса Q^S_ст новой системы определяется пересечением областей гомеостазиса подсистем.

30. Как определяется термин «гомеостазис» с позиций теории управления?

В терминах теории управления гомеостазис означает, что часть характеристических параметров системы в определенных условиях и в определенном диапазоне активности системы инвариантны к случайным возмущениям (или мало чувствительны к их действию).

31. Какие факторы случайной природы необходимо учитывать при характеристике состояния гомеостазиса?

- изменение внешних условий функционирования например, атмосферные явления, помехи внешней среды и т. п.);

- случайные колебания нагрузки (включая и потоки информации);

- внутренние факторы. (например, изменение режимов работы, естественное старение элементов, шумы внутреннего происхождения и т. д.).

32. Перечислите главные особенности гомеостазиса для надежного функционирования системы.

- нечувствительность к изменениям в окружающей среде;

- способность оградиться от собственных возмущений;

- обеспечение работоспособности с максимально допустимыми их струк-турой нагрузками, с наибольшими скоростями;

33. Какие варианты гомеостазиса Вам известны? Приведите примеры.

- функциональный гомеостазис;

- морфологический гомеостазис;

- информационный гомеостазис;

- гомеостазис состояния

34. Перечислите основные механизмы поддержания гомеостазиса системы.

Принцип управления по отклонению

Принцип управления по возмущению

Использование пороговых схем

Программное управление

Блочное управление

“Форпостное” управление

35. Какие варианты поведения системы в ответ на воздействие вам известны?

Реакция представляет собой простой механизм поведения, включающийся вслед за изменением выходной функции. Примерами такого управления в живых системах служат рефлексы.

Стереотип, при котором поведение системы строится по заранее определенной программе, которая отработана системой и стала для нее стандартной (типовой). Примерами могут служить работа станков с ЧПУ, действия водителя по управлению транспортным средством, работа вычислительного комплекса по стандартной программе обработки информации и многие другие системы.

Моделирование – каждый поведенческий акт системы учитывает ее текущее состояние, параметры внешней среды, преследуемые цели.

36. Как определить такое свойство системы как "адаптивность"? Как определяется верхний уровень адаптивности системы?

Адаптивность – способность системы приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней Среды, самооптимизировать свое поведение и структуру в условиях воздействия случайных факторов и направленных систематических воздействий. Область внешних условий, в которых система выполняет свои функции с заданным качеством, определяется ее ресурсом – резервами: чем выше ресурс, тем шире спектр допустимых изменений.

Адаптация может происходить на разных уровнях организации системы. Верхним пределом адаптивности является выполнение принципа оптимизации управления: обеспечение качества управления при минимальных энергетических затратах за минимальное время.

37. Дайте определение понятия "самоорганизующиеся системы".

Самоорганизующаяся система - система, способные устойчиво сохранять характер взаимодействия с внешней средой и другими системами, несмотря на возможные изменения внутренних и внешних факторов.

38. Перечислите основные функциональные характеристики системы.

-показатель эффективности;

- качество управления;

- надежность;

- помехоустойчивость,

помехозащищенность;

- устойчивость;

- степень сложности.

Интегральные и частные показатели: запас прочности, ресурсы, стоимость, отказы, запас устойчивости и т.п.

39. Как определяется "запас прочности" системы? В чем заключается принцип Ле-Шателье?

Запас прочности системы (DR) –

возможность системы сопротивляться неблагоприятным воздействиям и выполнять свою функцию (см. принцип Ле-Шателье).

Запас прочности – разность между полным и используемым ресурсами

Принцип Ле-Шателье утверждает, что

“если на любую систему, находя-щуюся в устойчивом состоянии (состояния R₁ и R_2,), подействует внешнее возмущение Р, то в ее функционировании произойдут изменения (ΔR₁ и ΔR₂), которые уменьшат результат его действия”, т.е. система уменьшит свой ресурс. Если принять во внимание, что каждая система имеет ограниченный ресурс, то можно сделать вывод о том, что любое воздействие, уменьшая ресурс, уменьшает возможности системы “сопротивляться” другим воздействиям. А значительные воздействия (или одновременное воздействие многих факторов) могут привести к исчерпанию ресурса и к гибели системы.

Для наглядности представлений о ресурсе системы на рис. 3.5. приведена диаграмма а, ось ординат которой отражает ресурс R_S некоторой системы S в условных единицах, а ось абсцисс является осью времени - T. Линия А₁ на диаграмме характеризует полный ресурс системы S₁: R^*₁, т.е. максимально возможную величину затрат на поддержание ее целостности, в линия B₁ отражает ресурс R^'₁, реально используемый системой S₁ для поддержания нормального функционирования в разные моменты времени ее существования. Линии A₂ и B₂ характеризуют эти же параметры, но для другой системы S₂: R^*₂ и R^'₂. При нормальном функционировании систем S₁ и S₂ полный ресурс систем не используется, а линии B₁ и B₂ характеризуют реальное их состояние, которое соответствует потреблению некоторого ресурса.

При внешнем воздействии P (см. диаграмму б) или нарушениях функционирования внутренних элементов уровень реального использования ресурса увеличивается (участки C на линиях B₁ и B₂, соответствующие временному интервалу t₁ – t₀). При сопоставлении систем S₁ и S₂ легко увидеть, что система S₁ обладает меньшим полным ресурсом (R^*₁), чем система S₂ (R^*₂), поэтому линия A₁ расположена ниже линии A₂. Линии B₁ и B₂ не совпадают, что свидетельствует о разном потреблении внутренних ресурсов в конкретной ситуации. При внешнем воздействии увеличение потребления ресурса (участки С) для каждой из систем также различно, оно зависит от свойств системы. Кроме того, из диаграммы следует, что система S₂ находится в лучших условиях в ответ на воздействие по сравнению с системой S₁, так как ее уровень R^*₂> R^*₁. Она способна компенсировать более сильные внешние воздействия, т.е. является более устойчивой. Система S₁ обладает меньшей устойчивостью, так как уже при данном воздействии ее ресурс почти исчерпан, и, если увеличится воздействие, то система разрушается. Следует обратить внимание также на то, что после снятия воздействия (момент t₁) системы могут не возвратиться к первоначальному потреблению ресурса (величины R^"₁ и R^"₂).

40. Проиллюстрируйте изменения эффективности системы при оказании на нее внешнего воздействия.

2 системы (первая и вторая) первоначально выполняют одну и ту же работу, затрачивая соответственно объем ресурса R₁ и R₂ . (см. вопрос 39)

Система 1 работает более эффективно – тратит меньше ресурса, но приближается к пределу полного ресурса системы A₁=R^*₁ , запас прочности DR₁ у нее значительно меньше, чем у второй системы, она работает в стрессорной зоне.

Система 1 имеет меньший ресурс, но большую эффективность по сравнению с системой 2.

Показатель эффективности не постоянен, он зависит от взаимоотношения системы с другими системами и средой. Если система противодействует неблагоприятному влиянию другой системы или среды, добиваясь стабилизации некоторого процесса или показателя, то ее показатель эффективности уменьшается [7], [12].

В наиболее общем виде идея противодействия любой системы внешнему воздействию выражена упоминавшимся выше принципом Ле-Шателье. В соответствии с ним поддержание стабилизирующего процесса в условиях внешних воздействий требует некоторого уменьшения эффективности системы. Реакция (ответ) системы на воздействие может выражаться в активной перестройке самой системы, а также порождать процессы противодействия, которые могут изменять параметры среды и использовать первоначально неблагоприятные изменения в свою пользу. При этом за уменьшением эффективности системы может последовать ее увеличение, изменение функций и пределов работоспособности системы.

Отклонение показателя эффективности от условного порога в большую сторону характеризует запас прочности системы, т. е. ее возможность сопротивляться неблагоприятным воздействиям и выполнять свою функцию. Уменьшение его ниже порога может привести к нарушению функций или к разрушению системы.

41. Как определяется "запас прочности" системы? В чем заключается принцип Ле-Шателье?

Запас прочности системы (DR) –

возможность системы сопротивляться неблагоприятным воздействиям и выполнять свою функцию (см. принцип Ле-Шателье).

Запас прочности – разность между полным и используемым ресурсами

Принцип Ле-Шателье утверждает, что

“если на любую систему, находящуюся в устойчивом состоянии (состояния R₁ и R_2,), подействует внешнее возмущение Р, то в ее функционировании произойдут изменения (ΔR₁ и ΔR₂), которые уменьшат результат его действия”, т.е. система уменьшит свой ресурс.

(См. вопрос 39)

42. Определите, что такое " эффективность системы ". Как оно связано с критериями качества работы ее подсистем?

Эффективность – некоторый интегральный показатель качества реагирования, связывающий качество поведения с затратами внутренних ресурсов системы, которыми она обладает.

Критерии качества работы подсистем вкладываются в эффективность системы в целом. (Пример: на эффективность работы зрительной системы человека влияет работа хрусталика, сетчатки, соответствующих участков мозга и т. д. Зрение может быть улучшено с помощью очков, контактных линз.)

Показатели качества выполнения функций первого уровня оказывают влияние на эффективность всей системы.

Качество выполнения целевой функции и стоимость затрат, пошедших на ее достижение, оцениваются количественным (напри-мер, числовым, зависящим от функ-ций, которые описывают внутренние процессы) или качественным (упоря-дочение "хуже - лучше") функционалом. Значение этого функционала определяет эффективность системы.

Показателем эффективности сложной системы называется величина (числовая характеристика), характеризующая степень приспособленности системы к выполнению поставленных перед нею задач.

Можно ввести представление о некотором пороге эффективности (с точки зрения наблюдателя), превышение которого означает выполнение функции, а меньше значение – невыполнение.

43. Определите понятие "надежность функционирования системы". Какие характеристики системы определяют ее надежность?

Надежность характеризует разницу между идеальной и реальной эффективностью системы.

показатель надежности,

где R⁰_H - эффективность системы при условии, что все элементы абсолютно надежны;

R*_H - эффективность, если отказы происходят с интенсивностью в заданных вероятностных пределах.

(Под отказом элемента будем понимать выход его характеристик за допустимые пределы либо полное прекращение работы.)

Важно учитывать также вероятность обнаружения выхода элементов из строя и вероятность своевременного их восстановления. Если величина R мала, то заниматься повышением элементной надежности особого смысла нет, если же величина R велика, то элементная надежность тоже должна быть высокой.

Критерии надежности простых систем: “среднее время безотказной работы”, “вероятность безотказной работы в заданном интервале времени” и т.д. – для сложных систем не применимы.

44. Как оценивается качество управления и "устойчивость системы"? Как оценить сложность системы?

Качество управления – один из наиболее важных критериев оценки сложных систем, включая и биотехнические системы. Все факторы, влияющие на качество управления, можно разделить на группы, связанные с качеством критериев управления, с частотой циклов управления, с качеством осведомительной информации и с алгоритмами управления.

Обозначим через параметры управления. При экспериментальном управлении критерий управления F( ) имеет экстремум F* при:

.

В идеальном случае экстремуму качества управления F=F* должен соответствовать также экстремум эффективности управления R=R*. Однако не всегда удается за критерий качества управления выбрать критерий эффективности, так как очень часто достижение максимальной вероятности выполнения целевой функции ( ) сопряжено с максимальной стоимостью выполнения ( ), поэтому .

Очень важен правильный режим управления. Обоснованный выбор длительности цикла особенно необходим тогда, когда мы имеем дело с “устареванием” осведомительной информации. Устаревание информации может быть скомпенсировано (иногда не полностью) введением прогнозирования – экстраполяцией состояний системы. Однако цикл управления должен быть ограничен, иначе накопится ошибка экстраполяции. Кроме того, при большом цикле управления ухудшается согласованность изменений управляемых элементов с управляющими устройствами (в аспекте переходных процессов).

Качество управления можно выяснить путем сравнительной оценки нескольких вариантов, сравнивая их показатели эффективности. Допустим, что система работает в двух режимах: режим А с эффективностью R_A и режим В – с эффективностью R_B. Тогда можно рассмотреть величину . Если для идеальной системы показатель эффективности такой, что выше величина R не существует, тогда оценка может стать абсолютной:

,

Таким способом можно оценивать качество управления применительно к элементам системы, например операторам (их подготовленность и соответствие решаемой задаче). Величина в этом случае может быть вычислена, либо измерена на моделях (например, на тренажно-моделирующем комплексе без включения человека в контур управления). Затем, включая в контур управления человека, можно получить реальное значение эффективности R*. Тогда находим абсолютную оценку

,

которая показывает, насколько снижается качество управления при переходе к реальной системе.

Показатель R становится также инструментом для оценки влияния того или иного мероприятия по организации деятельности человека, влияния смены алгоритма управления, изменения программы подготовки операторов и т. д.

Устойчивость - также функциональная характеристика сложной системы. Под устойчивостью функционирования системы понимается ее способность сохранять требуемые свойства в условиях воздействия возмущений. Практически это понятие применимо по отношению к определенному виду возмущений и определенной численной характеристике системы. При этом чрезвычайно важно выделить области устойчивости системы, т. е. пределы изменения ее параметров, в которых система выполняет свои целевые функции достаточно эффективно.

Система достигает некоторого уровня устойчивости (состояния) , за пределами которого возникает стресс – неустойчивое состояние.

Степень сложности системы

Пусть имеем n типов элементов. Для каждого типа оценим сложность i-го элемента числом Т_i,. Тогда обобщенная сложность системы, состоящей из элементов со сложностью Т_i, (i=1,2,3,...,n), определяется как:

,

где k_i – количество элементов i-го типа, входящих в систему.

Можно ввести также оценку сложности связей. Максимально возможное число связей системы из N элементов равно N(N -1), число связей, реализуемых в системе, - М*. Поэтому относительное число реализованных связей:

.

С помощью этого коэффициента общая сложность системы может быть формально выражена как:

.

Здесь  – коэффициент, учитывающий сложность связей по сравнению со сложностью элементов системы.