Универсум. Общая теория управления - читать онлайн книгу. Автор: Владислав Масликов cтр.№ 82

Работа «межеумочной» (нулевой) схемы (рис. 6.10в) соответствует примерному равенству фаз ОС и ПС и, следовательно примерно нулевым значениям ООС и ПОС, что может привести систему в неустойчивый режим со случайными девиациями траектории поведения.

Рис. 6.10. Соответствие U-стратификации режимам управления и траекториям колебательных процессов

Работа предикционной схемы (рис. 6.10 г), осуществляющей слабый манёвр, соответствует неустойчивому варианту поведения шара в тарелке классической теории управления. С универсумной же точки зрения именно возможность «амплитудной раскачки» процесса управления позволяет системе подобрать новый, необходимый для «выживания» адаптационный вариант реакции на внешние воздействия (УФУ-5).

Работа прогностической (интеллектуальной) схемы (рис. 6.10д в электронной аналогии соответствует режиму U-потока OC с большим опережением фазой ПС, что соответствует сильной ПОС, способной перевести систему в режим автогенерации и/или близкий к автогенерации колебаний. Эта схема обладает максимальной устойчивостью, поскольку в максимально полной мере способна обеспечить вероятностную предсказуемость траектории поведения системы. Расчёт параметров «точки будущего» траектории системы, находящейся в состоянии автогенерации не представляет затруднений.

Траекторное описание термина «устойчивость» позволяет сделать ряд выводов, связанных с тем, что восходящий U-поток ОС имеет источником стимулы S, воздействующие на систему, а U-поток ПС определяет реакцию R системы на эти воздействия (рис. 6.11).

В универсумном описании программная и адаптивная схемы управления системой соответствуют балансировочному режиму работы.

Балансировочный режим – это ситуация, когда описывающий траекторию движения системы вектор состояния колеблется относительно неизменного положения в подпространстве контрольных параметров. Это тактика решения задач, реализуемая в рамках определённой стратегии посредством адаптационного и программного режимов работы. Программный режим обеспечивает решение стандартных оперативных действий, принимаемых в рамках конкретных тактических задач. Он также может использоваться и на «надёжных» участках траекторий, на которых объект достаточно хорошо застрахован от нежелательных внешних воздействий[167]. Для работы системы в балансировочном режиме достаточно одного комплекта векторов управления (целей, состояния и ошибки управления), значения которых изменяются в определённых, достаточно небольших пределах. Выход траектории (вектора ошибки) за пределы допустимых величин требует от системы способности осуществления слабого манёвра.

Для проведения манёвров, представляющих предикционную и интеллектуальную схемы управления, необходимо уже не менее двух комплектов, отличающихся друг от друга ранжированием и/или набором целей векторов управления.

Рассмотрим устойчивость этих схем более подробно с точки зрения фазовых характеристик U-потоков различных типов связей.

1) Программная схема управления (контур 1–9 максимально сдвинутой «в прошлое» фазы ООС), не используя в качестве обратной связи динамические параметры внешней среды, максимально устойчива по запрограммированным для отработки воздействиям. Как максимально глубокая ООС она работает по жёстко заданной программе, конструктивно-механически. Реализацию накопленного в прошлом опыта может представлять, например, форма корпуса, стабилизирующая объект (корабль, самолёт) на заданном курсе или в заданном пространстве параметров даже без непосредственного управляющего воздействия.

Рис. 6.11. Устойчивости и фазовые параметры систем управления 4U

В программном режиме выработка системой алгоритмики реакции R значительно отстаёт от появления инициирующих стимулов S. то есть, любой из возможных стимулов S вместе с алгоритмикой отработки в виде реакции R введён в работающую систему заранее, до возникновения в рабочем режиме. Для модели отработки колебательных и/или импульсных процессов можно сказать, что фаза R отстаёт от фазы S (или, что эквивалентно, фаза S опережает фазу R). Поскольку программа работы закладывается в систему заранее, на основании прошлого опыта взаимодействия подобных систем с внешней средой, то можно сказать, что программная схема управления охвачена почти 100-процентной ООС.

Программная система управления использует только соответствующие «самой себе» программные (подпрограммный, мультипрограммный и т. п.) режимы управления.

2) Адаптивная схема управления (контур 1–2–8–9), в которой фаза ОС, инициируемая стимулом S, немного отстаёт от реакции R в виде ПС (что эквивалентно ситуации, когда ОС незначительно отстаёт от ПС). Это оказывает на траекторию движения системы стабилизирующее влияние. Как и в программной схеме, любой из возможных стимулов S вместе с алгоритмикой его отработки в виде реакции R введён в работающую систему заранее, ещё до возникновения, но выбор конкретного варианта реакции осуществляется системой динамически, в процессе работы. Включение в качестве обратной связи динамических параметров внешней среды повышает степень устойчивости системы к влиянию внешних факторов. Эта схема управления по мере необходимости на отдельных участках траектории может использовать программный режим управления.

3) Предикционная схема управления (схема «предиктор-корректор, контур 1–2–3–7-8–9), использующая ПОС и учитывающая в структуре своей ОС ранее «просчитанные», расчётные параметры находящейся во внешней среде цели, имеет способность совершать слабые манёвры и гораздо бо́льшую устойчивость в смысле расчетной предсказуемости (предикции). В этой схеме фаза ПС несколько опережает фазу ОС, что повышает «избирательность»[168] системы.

Слабый манёвр – это управление траекторией движения системы, основанное прогностике, поддающееся алгоритмизированному математическому расчёту в ограниченном пространстве параметров. По мере необходимости на отдельных участках траектории может использовать программно-адаптивный и программный режимы управления. Можно сказать, что слабый манёвр – это переход системы из одного балансировочного режима в другой. Он требует переключения системы с одного вектора управления, работающего в балансировочном режиме на другой вектор, также обеспечивающий балансировочный режим, но в другом диапазоне изменений вектора ошибки. Разница между этими двумя векторами ошибок определяется переранжированием нового вектора целей, определяемого необходимостью учёта в нём расчётной составляющей, включающей прогностику поведения цели (например, величину первой производной траектории). Можно сказать, что это траектория реализации стратегического плана достижения цели. Глубина прогностики определяется возможностью расчёта траектории, осуществляемой в пространстве видимости цели – до условной «линии горизонта». При выходе же цели за границы видимости управление системой может осуществляться только по интеллектуальной схеме управления, способной осуществлять сильные манёвры.