Управле-
ние этим резервом, также как и коррекция задания регуляторам, произво-
дится регулятором-руководителем. Подавление помехи внутри самого управ-
ления посредством тех или иных информационных преобразований. Первые два
способа защиты от помехи являются пассивными, а последний активным.
Гомеостат живого организма не содержит в своем составе (по крайней
мере для электромагнитных возмущений) явно выраженных экранов или
фильтров, поэтому можно полагать, что основным способом защиты гомеоста-
та от проникающей помехи является способ самокомпенсации. Вероятно,
именно этот фактор в значительной степени повлиял на отбор природой та-
кой структуры гомеостата. Сильная помеха оказывает двоякое действие на
систему управления живого организма: для верхних уровней она служит ос-
новной информацией для запуска соответствующих адаптационных механизмов,
а для нижних выполняет роль вредных воздействий, которые, если их не
скомпенсировать, могут нарушить поддержание различных гомеостазов.
Чтобы изучать механизмы обеспечения гомеостаза, необходимо иметь ими-
тационную модель, на которой можно было бы проигрывать различные режимы
работы гомеостата. Такая имитационная модель была создана на основе сис-
темы уравнений, где регуляторы представлены минимально достаточными за-
конами управления: для Р1, Р2, Р3 - пропорционально-интегральным зако-
ном, а для управления внутренним противоречием - пропорционально-диффе-
ренциальным законом. Минимальная достаточность системы уравнений, описы-
вающих поведение гомеостата, заключается в минимальности заложенных за-
конов регулирования, но достаточна с точки зрения отражения работы ос-
новных механизмов, которые действуют в гомеостате. Обратные связи для
упрощения имитационной модели представлены как линейные и независимые,
хотя в живых организмах они могут быть нелинейными и зависимыми, напри-
мер скоростно-чувствительными и концентрационно-чувствительными. Управ-
ляемый объект был представлен в виде звездообразной схемы замещения пе-
редаточных функций. Эффект от такого регулирования при демпфировании
больших возмущений будет тем большим, чем глубже внутреннее противоречие
внедряется в объект.
Следует учесть, что в этом случае будут соответственно большими избы-
точность и непроизводительные потери - своего рода "плата" за лучшие по-
казатели в отношении качества регулирования, надежности и т.д. Вероятно,
именно это обстоятельство послужило причиной, что такой способ регулиро-
вания еще не нашел применения в технике. Однако сейчас, когда резко воз-
растают требования к живучести, помехозащищенности систем управления
особенно ответственными объектами, гомеостатические принципы управления
будут привлекать все большее внимание и в технических задачах.
В разработанной схеме модели гомеостата новыми моментами являются:
наличие противоречия между каналами и управление этим противоречием как
"горячим" резервом; согласование управления заданиями Р1 и Р2 со стороны
Р3; введение дифференциального метода включения каналов и сам объект с
сохранением принципа конкурентного управления.
Для иллюстрации хороших динамических свойств гомеостата ниже приво-
дится компьютерная осциллограмма переходного процесса при большом скач-
кообразном возмущении, подаваемом в точку суммирования u1 и u2. Из ос-
циллограммы (рис. 2а) видно, что при относительно сильном возмущении
(q0/xst=5) гомеостаз быстро восстанавливается.
Рис. 2. Переходные процессы при скачкообразном возмущении в объекте.
а- величина возмущения q0 = 100; б- предварительное отключение Р1 и за-
тем приложение возмущения q0= 80.
Если величину q0 в тех же условиях увеличить до 110, то гомеостат по-
теряет живучесть, т.е. способность поддерживать заданный гомеостазу
y=xst.
Если по каким-либо причинам происходит отключение одного из каналов
регулирования, например Р1, то гомеостаз после небольшого колебательного
процесса восстанавливается (рис. 2б). Но в этом случае снижается адапта-
ционный ресурс гомеостата, а следовательно, и его живучесть. Он способен
при принятых условиях, выдержать без нарушения поддержания значений вы-
ходного параметра y=xst величину возмущения q0 в диапазоне от-10 до +80,
тогда как в норме выдерживает внешнее возмущение в диапазоне от -100 до
+100. Таким образом, говоря языком биолога, границы нормы реакции гоме-
остата по данному признаку значительно сужаются.
В механизмах гомеостата важную роль играет ВНУТРЕННЕЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ,
которое определяет внутреннюю управляемую конкуренцию и демонстрирует
при этом мало изученные стороны закона единства и борьбы противополож-
ностей. Разные философские системы указывали, что противоречия являются
одним из определяющих в познании механизмов различных явлений в природе
и обществе. Сейчас уже требуется осмысление и развитие этого понятия не
только на философском уровне, но и на уровне системных исследований
вплоть до создания методов количественной оценки противоречий.
ПРОТИВОРЕЧИЕ в гомеостатических системах - это характеристика разли-
чия и противоположности целей подсистем, вызывающих конкурентную борьбу
между ними с соответствующими негативными последствиями для этих подсис-
тем ("плата" за противоречие), и позитивного эффекта для всей системы (в
виде повышения качества управления и устойчивости системы). Формальным
образом вводятся также понятия "остроты противоречия", "степени антаго-
низма", "напряженности отношений", "компромисса" и т.п.
ОСТРОТА ПРОТИВОРЕЧИЯ - качественный показатель противоречия, опреде-
ляемый через относительную противоположность целей "противоборствующих"
подсистем. С формальной стороны острота противоречия рассматривается как
степень разнонаправленности целей и как показатель их удаленности от
осей баланса.
ПЛАТА ЗА ПРОТИВОРЕЧИЕ - это прагматическая оценка, характеристика не-
гативных последствий в системах, вызванных действием между ними конку-
рентных или конфликтных отношений.
Внутри больших систем могут одновременно существовать противоречия
между целой совокупностью целей, а при превышении эквивалентной величи-
ной противоречия какого-то предельного значения может возникать обрати-
мая или необратимая потеря устойчивости системы вплоть до ее распада. В
связи с этим появляется необходимость введения эквивалентных показателей
противоречия, которые позволили бы оценивать интегральную характеристику
противоречия. В качестве такой характеристики используется показатель
напряженности отношений.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
ние этим резервом, также как и коррекция задания регуляторам, произво-
дится регулятором-руководителем. Подавление помехи внутри самого управ-
ления посредством тех или иных информационных преобразований. Первые два
способа защиты от помехи являются пассивными, а последний активным.
Гомеостат живого организма не содержит в своем составе (по крайней
мере для электромагнитных возмущений) явно выраженных экранов или
фильтров, поэтому можно полагать, что основным способом защиты гомеоста-
та от проникающей помехи является способ самокомпенсации. Вероятно,
именно этот фактор в значительной степени повлиял на отбор природой та-
кой структуры гомеостата. Сильная помеха оказывает двоякое действие на
систему управления живого организма: для верхних уровней она служит ос-
новной информацией для запуска соответствующих адаптационных механизмов,
а для нижних выполняет роль вредных воздействий, которые, если их не
скомпенсировать, могут нарушить поддержание различных гомеостазов.
Чтобы изучать механизмы обеспечения гомеостаза, необходимо иметь ими-
тационную модель, на которой можно было бы проигрывать различные режимы
работы гомеостата. Такая имитационная модель была создана на основе сис-
темы уравнений, где регуляторы представлены минимально достаточными за-
конами управления: для Р1, Р2, Р3 - пропорционально-интегральным зако-
ном, а для управления внутренним противоречием - пропорционально-диффе-
ренциальным законом. Минимальная достаточность системы уравнений, описы-
вающих поведение гомеостата, заключается в минимальности заложенных за-
конов регулирования, но достаточна с точки зрения отражения работы ос-
новных механизмов, которые действуют в гомеостате. Обратные связи для
упрощения имитационной модели представлены как линейные и независимые,
хотя в живых организмах они могут быть нелинейными и зависимыми, напри-
мер скоростно-чувствительными и концентрационно-чувствительными. Управ-
ляемый объект был представлен в виде звездообразной схемы замещения пе-
редаточных функций. Эффект от такого регулирования при демпфировании
больших возмущений будет тем большим, чем глубже внутреннее противоречие
внедряется в объект.
Следует учесть, что в этом случае будут соответственно большими избы-
точность и непроизводительные потери - своего рода "плата" за лучшие по-
казатели в отношении качества регулирования, надежности и т.д. Вероятно,
именно это обстоятельство послужило причиной, что такой способ регулиро-
вания еще не нашел применения в технике. Однако сейчас, когда резко воз-
растают требования к живучести, помехозащищенности систем управления
особенно ответственными объектами, гомеостатические принципы управления
будут привлекать все большее внимание и в технических задачах.
В разработанной схеме модели гомеостата новыми моментами являются:
наличие противоречия между каналами и управление этим противоречием как
"горячим" резервом; согласование управления заданиями Р1 и Р2 со стороны
Р3; введение дифференциального метода включения каналов и сам объект с
сохранением принципа конкурентного управления.
Для иллюстрации хороших динамических свойств гомеостата ниже приво-
дится компьютерная осциллограмма переходного процесса при большом скач-
кообразном возмущении, подаваемом в точку суммирования u1 и u2. Из ос-
циллограммы (рис. 2а) видно, что при относительно сильном возмущении
(q0/xst=5) гомеостаз быстро восстанавливается.
Рис. 2. Переходные процессы при скачкообразном возмущении в объекте.
а- величина возмущения q0 = 100; б- предварительное отключение Р1 и за-
тем приложение возмущения q0= 80.
Если величину q0 в тех же условиях увеличить до 110, то гомеостат по-
теряет живучесть, т.е. способность поддерживать заданный гомеостазу
y=xst.
Если по каким-либо причинам происходит отключение одного из каналов
регулирования, например Р1, то гомеостаз после небольшого колебательного
процесса восстанавливается (рис. 2б). Но в этом случае снижается адапта-
ционный ресурс гомеостата, а следовательно, и его живучесть. Он способен
при принятых условиях, выдержать без нарушения поддержания значений вы-
ходного параметра y=xst величину возмущения q0 в диапазоне от-10 до +80,
тогда как в норме выдерживает внешнее возмущение в диапазоне от -100 до
+100. Таким образом, говоря языком биолога, границы нормы реакции гоме-
остата по данному признаку значительно сужаются.
В механизмах гомеостата важную роль играет ВНУТРЕННЕЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ,
которое определяет внутреннюю управляемую конкуренцию и демонстрирует
при этом мало изученные стороны закона единства и борьбы противополож-
ностей. Разные философские системы указывали, что противоречия являются
одним из определяющих в познании механизмов различных явлений в природе
и обществе. Сейчас уже требуется осмысление и развитие этого понятия не
только на философском уровне, но и на уровне системных исследований
вплоть до создания методов количественной оценки противоречий.
ПРОТИВОРЕЧИЕ в гомеостатических системах - это характеристика разли-
чия и противоположности целей подсистем, вызывающих конкурентную борьбу
между ними с соответствующими негативными последствиями для этих подсис-
тем ("плата" за противоречие), и позитивного эффекта для всей системы (в
виде повышения качества управления и устойчивости системы). Формальным
образом вводятся также понятия "остроты противоречия", "степени антаго-
низма", "напряженности отношений", "компромисса" и т.п.
ОСТРОТА ПРОТИВОРЕЧИЯ - качественный показатель противоречия, опреде-
ляемый через относительную противоположность целей "противоборствующих"
подсистем. С формальной стороны острота противоречия рассматривается как
степень разнонаправленности целей и как показатель их удаленности от
осей баланса.
ПЛАТА ЗА ПРОТИВОРЕЧИЕ - это прагматическая оценка, характеристика не-
гативных последствий в системах, вызванных действием между ними конку-
рентных или конфликтных отношений.
Внутри больших систем могут одновременно существовать противоречия
между целой совокупностью целей, а при превышении эквивалентной величи-
ной противоречия какого-то предельного значения может возникать обрати-
мая или необратимая потеря устойчивости системы вплоть до ее распада. В
связи с этим появляется необходимость введения эквивалентных показателей
противоречия, которые позволили бы оценивать интегральную характеристику
противоречия. В качестве такой характеристики используется показатель
напряженности отношений.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71