Замкнутые системы и схемы управления - раздел Социология, Основы социологии В Подавляющем Большинстве Случаев Объекты (Процессы), С Которыми Мы Имеем Дел...
В подавляющем большинстве случаев объекты (процессы), с которыми мы имеем дело в жизни, не обладают свойством самоуправления в желательном для нас режиме. Соответственно этому обстоятельству мы и оказываемся перед необходимостью решать те или иные задачи управления. Решение их состоит в том, чтобы:
· либо выявить в объекте (процессе) некую систему управления и настроить её на управление объектом (процессом) в желательном для нас режиме;
· либо построить систему управления и связать её с объектом (процессом), управлять которым мы намереваемся.
И то, и другое приводит к понятию «замкнутая система»:
«Замкнутая система» это — объект управления (процесс), находящийся во взаимодействии со средой, и система управления им, связанные друг с другом цепями прямых и обратных связей.
Назначение системы управления (как компоненты замкнутой системы) — вырабатывать управляющий сигнал и направлять его в объект и среду по прямым связям. Понятно, что система управления должна соответствовать как вектору целей управления, так и объекту управления и воздействию среды на него.
Управление — информационно-алгоритмический процесс — является отображением информации: из объекта и среды, окружающей объект управления, в систему управления объектом — обратные связи; и из системы управления объектом в объект и среду — прямые связи. Прямые связи подразделяются на внутренние и внешние: локализованные в пределах объекта и системы управления им — внутренние прямые связи; уходящие из системы управления и объекта во внешнюю среду — внешние прямые связи.
Аналогичным образом на внешние и внутренние подразделяются и обратные связи: те, по которым поступает информация о состоянии среды, положении объекта в ней, — внешние обратные связи; а те, по которым поступает информация о состоянии элементов объекта и системы управления им, — внутренние обратные связи.
Кроме того обратные связи подразделяются на «положительные» и «отрицательные». Понятие об отрицательных обратных связях отражает факт построения системы управления объектом таким образом, что обнаружение системой управления отклонений объекта от идеального режима, предписанного вектором целей, вызывает появление управляющего воздействия, направленного в сторону возвращения объекта к идеальному режиму. При положительных обратных связях управление помогает возмущению (с момента его обнаружения) увести объект от идеального режима в направлении воздействия на объект возмущения.
Но поскольку возмущение может представлять собой управляющее воздействие со стороны некоего процесса управления извне (его управляющее воздействие — его прямые связи), то при рассмотрении совокупности взаимовложенных процессов управления в отношении любого из вложенных в рассматриваемую совокупность процессов самоуправления их положительные обратные связи могут быть названы «поощряющими», а их отрицательные обратные связи — «гасящими», «подавляющими», «сдерживающими», «тормозящими».
Хотя до настоящего времени (2008 г.) эти термины в теории управления (вне ДОТУ) не употребляются, но они более соответствуют характеру обратных связей в процессе управления, нежели общепринятое подразделение обратных связей на «положительные» и «отрицательные», которое не однозначно понимается интуитивно и нуждается в дополнительном пояснении. К тому же предлагаемые в ДОТУ определения обратных связей более соответствуют процессам взаимодействия некоего частного (вложенного) управления с объемлющим его иерархически высшим управлением.
В зависимости от характера организации контуров прямых и обратных связей возможны различные схемы управления[224]. Все замкнутые системы при структурном и бесструктурном управлении (значение этих терминов будет пояснено далее в разделе 8) строятся на основе одной из следующих схем управления и (или) их сочетании в объемлющей замкнутой системе. Разные схемы (не способы) управления обеспечивают для одних и тех же объектов в одних и тех же условиях различную гибкость реагирования на возмущающие воздействия и различный максимально достижимый уровень качества управления. Будучи реализованы на одних и тех же объектах, они обеспечивают им разные запасы устойчивости управления. Схемы управления отличаются одна от другой распределением по компонентам замкнутой системы полной функции управления.
Структура, реализующая схему управления, может быть полностью размещена на объекте, либо какие-то её элементы могут быть размещены вне управляемого объекта по разным причинам. Частным случаем такого варианта является дистанционное управление, когда на объекте размещены преимущественно исполнительные элементы структуры, которые не жалко потерять или которые заведомо невозможно сохранить. Последнее часто имеет место по отношению к команде марионеточных политиков, изображающих реальную власть, а также при употреблении роботов[225] в опасной обстановке.
Программная схема управления. Внешние обратные связи после включения схемы в процесс управления в замкнутой системе отсутствуют: текущая информация о состоянии внешней среды и положении объекта в ней в системе управления не используется.
Управляющий сигнал является функцией времени и, возможно, — информации, поступающей по каналам внутренних обратных связей.
Учёт влияния на поведение объекта всех возмущающих воздействий производится на стадии проектирования и создания объекта и (или) системы управления им и программы управления. Уровень максимально возможного качества управления является функцией соответствия программы управления реальнымусловиям её реализации, поскольку замкнутая система не реагирует на реальное воздействие внешней среды. Гибкость поведения отсутствует.
Программно-адаптивная схема управления. Внешние обратные связи в системе есть.
Управляющий сигнал является функцией реальных параметров внешней среды и замкнутой системы, информация о которых поступает по цепям внешних и внутренних обратных связей. Но в то же время управляющий сигнал является и однозначной функцией программы (закона управления) в том смысле, что одинаковой информации, поступающей по цепям обратных связей, всегда соответствует один и тот же управляющий сигнал.
Эту тождественность реакции «вход — выход» можно понимать и в смысле соответствия статистических характеристик управляющего сигнала информации, поступающей по цепям обратных связей. Реакция системы на возмущение до некоторой степени гибкая в том смысле, что управляющий сигнал и реакция замкнутой системы на возмущения — функция этих возмущений.
Программно-адаптивная схема может реализовывать разные принципы управления. Отметим два наиболее часто встречающихся: управление по возмущению, и управление по отклонению. В первом случае система управления вырабатывает управляющий сигнал на основе измерения в процессе управления непосредственно возмущающего воздействия. Во втором случае система управления вырабатывает управляющий сигнал на основе измерения контрольных параметров и оценки их отклонений от значений, характеризующих идеальный режим управления. При необходимости оба принципа могут сочетаться в одной и той же системе управления.
Предположим, что мы проектируем систему автоматического управления температурным режимом в помещении. Мы можем построить её так, что обогреватели будут включаться в результате регистрации системой падения температуры в помещении ниже заданного значения. Это будет реализацией принципа управления по отклонению.
Но мы можем построить систему такого назначения и иначе. Поскольку температура в помещении обычно падает после того, снизится среднесуточная температура наружного воздуха, остынут стены помещения и в него попадёт холодный наружный воздух, то мы имеем возможность регистрировать температуру наружного воздуха, вычислять среднесуточную температуру, и, не дожидаясь того момента, когда стены остынут и начнётся снижение температуры в помещении, давать команду на включение обогревателя в каком-то режиме немедленно в случае снижения среднесуточной температуры до заданного порогового значения. Это будет реализацией принципа управления по возмущению.
Кроме того, режим функционирования обогревателя может быть функцией разницы среднесуточной наружной температуры и текущего значения температуры в помещении. В последнем варианте в программно-адаптивной схеме управления будут сочетаться оба принципа управления — по возмущению и по отклонению.
Если нет возможности измерять контрольный параметр непосредственнов процессе управления(то есть в отношении него разорваны внешние и внутренние обратные связи), то в таком случае вместо не поддающегося непосредственному измерению значения контрольного параметра может быть использована его косвенная оценка на основе его производных, интегральных и иным образом информационно с ним связанных параметров, которые измеряются непосредственно. Однако в этом случае программно-адаптивное управление имеет свойство неограниченно накапливать с течением времени ошибку рассогласования по контрольному параметру. Причина неограниченного накопления ошибки управления по контрольному параметру — накопление ошибок измерения и преобразования измеренных величин в процессе косвенной оценки необходимой характеристики.
Примерами такого рода ошибок полна летопись морских катастроф, когда навигаторы, не видя берега в течение многих недель, из-за плохой погоды не видя звёзд, вынуждены были определять место корабля по счислению (на основе расчётов), и из-за ошибок в измерении скорости хода, ошибок в оценке влияния ветра и течений, неточности хода корабельных хронометров (часов) и ошибочного показания компасов теряли точные координаты (место) и гибли на камнях, которые по их расчетам должны были находиться за много миль от них. Таков же механизм накопления ошибок инерциальными навигационными системами, употребляемыми в ракетно-космической технике, на подводных лодках и системах оружия, в которых текущие координаты объекта определяются на основе ввода исходных координат, измерения ускорений и их двукратного интегрирования.
Качество управления при употреблении программной схемы ниже в сопоставлении с программно-адаптивной при одинаковой алгоритмике моделирования поведения объекта, положенной в основу формирования управляющего сигнала. Но и возможное качество управления при программно-адаптивной схеме может оказаться ниже минимально необходимого уровня в сложившихся условиях.
Допустим, что в какой-то момент времени вектор ошибки управления равен нулю. Но в какой-то момент времени, даже в тот же самый, замкнутая система будет подвергаться ненулевому возмущающему воздействию. Если бы в состав замкнутой системы входила идеальная система управления, то она формировала бы управляющий сигнал так, что управляющее воздействие в каждый момент времени в точности компенсировало бы возмущающее воздействие, вследствие чего вектор ошибки управления сохранял бы своё нулевое значение неограниченно долгое время.
Но в большинстве случаев возмущающее воздействие прямому измерению не поддаётся. Но даже если что-то и возможно измерить, то существует порог чувствительности средств измерения величин всех факторов, на основе информации о которых формируется управляющий сигнал. Информация при передаче искажается в некоторых пределах в самой системе. Системе управления требуется время на формирование и передачу управляющего сигнала. Средства управления также обладают ограниченным быстродействием. Сам объект управления обладает характеристиками инерции, и ему необходимо время, чтобы отреагировать на возмущающее воздействие, в результате чего возмущённое движение объекта также успевает набрать инерцию и требуется более мощное управляющее воздействие, чтобы вернуть объект к исходному режиму; но объекту необходимо время и для реакции на управляющее воздействие.
По этим причинам управляющее воздействие, соответствующее в некоторой мере вызвавшему его возмущающему воздействию, в программно-адаптивной схеме управления неизбежно запаздывает. Даже если мощность средств управления достаточна, чтобы полностью компенсировать возмущающее воздействие, она не может быть полностью использована вследствие того, что всегда имеет место фазовый сдвиг между возмущающим воздействием и компенсирующим его управляющим. По этой причине объект всегда находится под возмущающим воздействием факторов, реально учитываемых системой управления, не говоря уж о воздействии не учитываемых факторов: неопознанных, признанных мало влияющими, оказавшихся ниже порогов чувствительности средств измерения и т.п.
Соответственно замкнутая система — колебательная система, преобразующая возмущающее воздействие и управляющее воздействие в вектор ошибки управления, изменения которого в устойчивом процессе управления носят колебательный характер.
Потребность уменьшить вектор ошибки управления за счёт повышения эффективности использования располагаемых ресурсов приводит к схеме «предиктор-корректор» — предуказатель-поправщик (предсказатель-поправщик).
Смысл слова «предуказатель» объемлет смысл слова «предсказатель», поскольку включает в себя и многовариантный прогноз, и выбор варианта для осуществления (либо взаимно согласованной совокупности вариантов). Но на Западе и в отечественной научной традиции уже принят термин «предиктор-корректор», однако не в общем управленческом смысле, а в ограниченном: в технике и вычислительной математике[226]. Поэтому мы, оговорив по-русски особенности нашего понимания — «предуказатель-поправщик», а не «предсказатель-поправщик» — сохраняем уже прижившийся на Западе термин «предиктор-корректор», однако расширив область его применения введением в контекст достаточно общей теории управления.
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Замкнутые системы и схемы управления
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Предметная область социологии и её отрасли
Предметная область социологии включает в себя все стороны жизни общества как системы, образованной множеством людей в преемственности поколений, а также аспекты жизни каждого человека, которые хара
Что позволяет увидеть «глокая куздра» академика Л.В. Щербы
Выработку ответов на поставленные выше вопросы начнём с эпизода, описываемого Львом Васильевичем Успенским (1900 — 1978) в его книге «Слово о словах» (1954 г.):
«Много лет тому назад на пе
Типы мировоззрения и миропонимания
Теперь рассмотрим типы мировоззрения и миропонимания, классифицируя их по характеру организации в них информационных модулей, а не по тематике содержания, выражающей своеобразие культуры обществ на
Функциональность мировоззрений и миропониманий различных типов
Хотя известно, что «аналогия — не доказательство», и это справедливо в общем случае, однако аналогичность разных явлений в каких-то аспектах, в которой выражается некоторая общность для них законов
Я-центризм: вещество, дух, пространство, время
Упомянутое выше содержательное различие мозаик обоих типов обусловлено двумя факторами:
· спецификой мировосприятия человека, в основе чего лежит его биология;
· и тем обстоятельс
Я-центризм и предпосылки к атеизму и религиозности
Кроме того, Я-центризм мировоззрения порождает и атеизм.
Поскольку человек непосредственно не воспринимает своими органами чувств бытие Бога, подобно тому, как он воспринимает предметы и в
Мировоззрение триединства материи-информации-меры
Обратимся к Корану.
Однако дальнейшее не следует воспринимать как пропаганду традиционного либо некоего «радикального» ислама. Дальнейшее — продолжение экскурса в историю вопроса о различи
Ещё некоторые иллюстрации триединства материи-информации-меры
Понятие о триединстве материи-информации-меры подразумевает, что:
· материальные носители какого-то одного типа могут нести разную информацию, записанную в разных системах кодирования;
Претензии к исторически сложившимся традициям психологии
К настоящему времени известно множество моделей личностной психики, которые сложились в разных культурах и развиты, исходя из разных предпосылок.
В последние несколько десятилетий интерес
Нравственность
Нравственность представляет собой совокупность нравственных стандартов, свойственных алгоритмике психике личности.
Всякий нравственный стандарт (как компонента нравственности в целом) это
Эмоции и эмоционально-смысловой строй
Предположим, что мы проектируем некую систему управления. На приборной панели этой системы, перед которой будет сидеть и работать оператор, мы можем отобразить такое количество контрольных параметр
Процессно-образное и дискретно-логическое мышление
Головной мозг человека включает в себя правое и левое полушария. Функционально правое и левое полушария не вполне идентичны друг другу. Их функциональная идентичность состоит в том, что каждое из н
Типы строя психики
Человек от всех прочих биологических видов в биосфере Земли отличается тем, что информационно-алгоритмическая структура его психики генетически не запрограммирована однозначно, а представляет с
Исходный вопрос психологии как науки
Понимание той проблематики, которую мы рассмотрели в главах 2 — 4, это — необходимая основа для того, чтобы приступить к рассмотрению работы личностной психики как информационно-алгоритмической сис
Различение как способность
Способность индивида разграничить в своём восприятии Жизни разнокачественности — в общем случае можно назвать «различением». Безусловно, что отчасти способность к различению обусловлена биологией о
Личностная культура диалектического познания
Миропонимание и мировоззрение как его компонента представляют собой конечную совокупность информационных модулей, каждый из которых характеризуется:
· границей, выделяющей его из фона, воз
МНЕНИЕ СКЕПТИКА
Нобелевский лауреат Виталий Гинзбург[182]:
Вера или, наоборот, атеизм — интуитивные понятия. Нельзя здесь ничего доказать математически. Я ни в какой мере
Наилучший эмоционально-смысловой строй
Можно сформулировать утверждение:
Вседержитель безошибочен: всё, что ни делается, — делается к лучшему; всё, что свершилось и свершается, — свершилось и свершается наилучшим возможным обра
Резюме главы 5
Сказанное в предшествующих разделах объединённых главы 5 можно собрать воедино и изложить кратко:
Диалектика — процесс выработки нового знания и навыков путём целенаправленного выявления и
Управление как таковое и достаточно общая теория управления
Люди постоянно занимаются управлением, хотя не всегда то, что они делают, осознаётся ими в таковом качестве и именуется этим словом, поскольку все виды деятельности имеют свои специфические названи
Задачи теории управления
В теории управления возможна постановка всего двух задач.
· Первая задача: мы хотим управлять объектом в процессе его функционирования сами непосредственно. Это задача
Полная функция управления
В границах ДОТУ предельно обобщающим понятием является понятие «полная функция управления». Это понятие по сути своей повторяет данное в разделе 6.1 определение явления «управление», однако развёрт
Устойчивость в смысле предсказуемости
Как было сказано ранее, объективной основой управления является субъективная способность управленца предвидеть поведение объекта управления под воздействием: внешней среды, собственных изменений
Вектора: целей, состояния, ошибки управления, их соотношение
Для осознанной постановки и решения каждой из названных ранее или обеих задач теории управления совместно (когда одна сопутствует другой или они некоторым образом взаимно проникают друг в друга) не
Качество управления и оптимальность
Вектор ошибки управления, кроме того, представляет собой основу для формирования оценки качества управления субъектом-управленцем.
Оценка качества управления не является самостоятельной к
Балансировочные режимы и манёвры
Теперь вернёмся к замкнутым системам. Устойчиво управляемая система может находиться либо в балансировочном режиме, либо в режиме манёвра. Один и тот же, реально п
Понятие о теориях подобия
В практической деятельности — в создании новой техники, в организации управления теми или иными процессами — типичны ситуации, в которых по параметрам какой-то одной замкнутой системы надо судить о
О суперсистемах и процессах в них
Вернёмся к вопросу о процессах в суперсистемах, который мы уже затронули в разделе 6.8. Суперсистема — множество элементов, хотя бы частично функционально аналогичных друг другу в некотором смысле
Цель оправдыва-Ю-т средства.
В этой « Ю» вся разница: ошибочная цель — почти мгновенный эпизод в длительном процессе применения безошибочных средств, в отличие от разрушения, где заведомо дурные средства пятна
Резюме главы 6
Как было отмечено в разделе 4.3, человеческое сознание может одновременно оперировать с семью — девятью объектами. При описании любой из жизненных проблем в терминах достаточно общей теории управле
Искусство управления коллективной деятельностью
Подавляющее большинство потребностей людей для своего удовлетворения требует коллективной деятельности, а та, в свою очередь, требует организации самоуправления или организации управления. Это каса
Оргштатная структура предприятия как средство управления
Если знать, что такое структурный способ управления, то должно быть понятно:
Оргштатная структура предприятия это — инструмент управления деятельностью предприятия в соответствии с его
Общественные потребности и реальная практика управления
Общество для обеспечения своего развития и благополучия нуждается в организации самоуправления и управления, в их совершенствовании.
Однако вопреки этой насущной и год от года всё более ак
Психологические основы вхождения в управление
Осталось рассмотреть вхождение в управление. В большинстве случаев сознание обращается к проблемам управления жизненными обстоятельствами, ситуациями, проблемам самообладания, умения вести себя (и
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов