Классификация систем по способам управления
Классификация систем приведена на рис. 15.
Первый уровень классификации определяется тем, входит ли управляющий блок в систему или является внешним по отношению к ней; выделен класс систем, управление которыми разделено и частично осуществляется извне, а частично – внутри самой системы.
Независимо от того, включен ли в систему или вынесен из неё управляющий блок, можно выделить 4 основных типа (способа) управления.
Рис. 15. Классификация систем по способам управления
Эти способы различаются в зависимости от степени известности траектории, приводящей систему к цели, и возможности управляющей системы удерживать управляемую систему на этой траектории.
Первый (простейший) случай имеет место тогда, когда нужная траектория известна точно, а, следовательно, заранее известно и правильное управление u0(t). В таком случае, это управление можно осуществлять, не обращая внимания на развитие событий.
Часто оказывается, что процессы на неуправляемых входах отличаются от ранее предполагаемых, либо существенным оказывается действие неучитываемых входов и система сходит с нужной траектории.
Пусть имеется возможность наблюдать текущую траекторию y(t), находить разность с нужной y(t) – y0(t) и определять дополнительное к программному управление, которое в ближайшем будущем возвратит выходы системы на нужную траекторию y0(t).
Такой способ управления называется регулированием.
Следующие способы управления и соответствующие им типы систем возникают в связи с необходимостью управления в условиях, когда либо невозможно задать опорную программную траекторию на весь период времени, либо уклонение от неё столь велико, что невозможно на неё вернуться.
Управление состоит в подстройке параметров системы до тех пор, пока система не выйдет на нужную траекторию (третий класс систем).
Иногда может оказаться, что среди всех возможных комбинаций значений управляемых параметров системы не найдется такой, при которой её траектория пересечет целевую область. Это означает, что цель для данной системы недостижима. Способ управления: изменять структуру системы в поисках такой, при которой возможно попадание в целевую область – структурная адаптация.
2.3. Понятия больших и сложных систем
Нужное управление u0 (t) отыскивается с помощью отбора среди возможных управлений, сравнения по каким-то критериям последствий каждого из них. Определить эти последствия и сравнить их можно лишь в том случае, если управляющей системе имеется модель управляемой системы, на которой и испытываются разные управления.
Для того, чтобы модель “заработала” или, как говорят, была актуализована, необходимы затраты ресурсов: модель нужно не только воплотить в каком-то реальном виде, но и обеспечить, чтобы она позволяла получать решение нужного качества и к нужному моменту времени.
В реальности оказывается, что имеющиеся ресурсы не всегда позволяют обеспечить полное выполнение этих условий. Поэтому имеют место принципиально разные ситуации в зависимости от того, в какой степени обеспечено ресурсами управление.
Системы при этом выступают как качественно различные объекты управления.
Классификация систем по степени ресурсной обеспеченности управления приведена рис. 16.
Системы, моделирование которых затруднительно вследствие их размерности, будем называть большими.
Существует 2 способа перевода больших систем в разряд малых:
разрабатывать более мощные вычислительные средства;
осуществлять декомпозицию многомерной задачи на совокупность связанных задач меньшей размерности (если природа системы это позволяет).
Сложной системой будем называть систему, в модели которой не хватает информации для эффективного управления.
Имеется 2 способа перевода системы из разряда сложной в разряд простой:
выяснение конкретной причины сложности, получение недостающей информации и включение её в модель;
смена цели, что в технических системах обычно неэффективно, но в отношениях между людьми это часто единственный выход.
Отметим, что термины “большая” и “сложная” система в системологии окончательно еще не установились.
Некоторые авторы вообще не используют эти понятия, другие используют их как синонимы, третьи связывают сложность с некоторыми особенностями самих систем и т.д.
Рис. 16. Классификация систем по степени ресурсной обеспеченности управления
Возможны все 4 комбинации:
– малые простые,
– малые сложные,
– большие простые,
– большие сложные.
Приведем примеры систем всех видов (в том же порядке):
исправные бытовые приборы (утюг, холодильник, телевизор и т.д.) – для пользователя; неисправные – для мастера; шифрозамок – для хозяина сейфа;
неисправный бытовой прибор – для пользователя;
шифрозамок для похитителя – система простая (требуется лишь перебор вариантов) и большая (имеющегося на вскрытие сейфа времени может не хватить на перебор вариантов); точный прогноз погоды; полный межотраслевой баланс;
мозг, экономика, живой организм.