Универсум. Общая теория управления - Владислав Масликов

2) Допустимое качественное (классическое устойчивое) управление. Это область (цифра 2) плавной подстройки параметров (векторов) управления при каких-либо отклонениях от заданного режима работы. Пример: попало колесо в выбоину на дороге – водитель (СУ) легко довернёт руль (ПС) и машина (ОУ) продолжит движение в нужном направлении (ОС). Это – балансировочная алгоритмика работы адаптивной схемы управления;

3) Потенциально устойчивое (предикционное, вариабельно недопустимое и допустимое) управление. Это область (цифра 3), где отсутствие корректного ситуации предикционного расчёта может привести систему в устойчивое недопустимое состояние, с последующей аварией, катастрофой, крахом. С другой стороны, система, попавшая в недопустимое состояние, может выйти из него, перейдя в качественно другое, уже допустимое устойчивое состояние (2) посредством осуществления адекватного реалиям окружающей среды предикционного расчёта (3). Пример: отвлёкшийся на поиск в кабине нужного предмета водитель (СУ) выехал на обочину, тряска машины увеличилась (ОС), но водитель вовремя успевает вывести машину на дорогу (ПС), после чего машина (ОУ) продолжает двигаться в нужном направлении (ОС). Это – слабый манёвр предикционной схемы управления. Приоритет «поиск предмета» быстро (гибко) меняется на «выравнивание автомобиля». При этом выход за пределы допустимого управления в область потенциально устойчивого управления (4) не обязательно означает возникновения аварийной ситуации, но предупреждает о возможности дальнейшего перехода объекта управления в область неустойчивости (5). Попадание в область недопустимого управления – верный признак близкого наступления аварийной ситуации и недвусмысленный сигнал о настоятельной необходимости перехода на более высокий (т. е. более устойчивый) уровень управления, способный перевести систему в потенциально устойчивое состояние[174];

4) Потенциально устойчивое (интеллектуальное) управление (цифра 4) – это высший уровень управления, осуществляющий не только слабые, но и сильные манёвры, способные «спасти систему» в самых сложных ситуациях. Так, маневрирование водителя на скользком участке дороги посредством умелого и «нестандартного» управления рулём и тормозами способно предотвратить дорожно-транспортное происшествие в, казалось бы, безнадёжной ситуации. Конечно же, интеллектуальный уровень управления нужен в первую очередь для недопущения возможности попадания в аварийные ситуации. Именно он «включается», например, в виде решения водителя о необходимости снижения скорости движения на сложных участках дороги.

5) Неустойчивое управление. Если в области как недопустимого (3) или любого другого режима управления (1, 2) перехода на более высокий уровень управления (4) нее произошло, то система попадает в область неустойчивого управления (цифра 5). Так, например, если заснувший за рулём водитель (СУ) выезжает на обочину и, не ощущая тряски, продолжает жить в сновидениях, то машина (ОУ) сваливаться в кювет. Это – переход в область потери управления (6). В терминах динамического программирования происходит «срыв управления». Если водитель (4) всё же просыпается, то может и успеть вывести машину на дорогу (ПС). Это – возможность осуществления (или неосуществления) сильного манёвра в интеллектуальной схеме управления (4). Для интеллектуальной системы управления алгоритмика выхода из области неустойчивости (5) такова: управленец должен последовательно переводить объект в потенциально устойчивое состояние (4), возможно даже при этом используя область недопустимого управления (3). затем осуществить перевод в допустимое (2) и, наконец, в устойчивое (1) состояние. Чем более качественная интеллектуальная схема управления будет задействована в этом процессе, тем более надёжным и быстрым будет переход объекта в режимы устойчивого управления. Способность к устойчивому управлению растёт с повышением Меры понимания интеллектом законов Внешнего мира.

6) Потеря управления. Попадание траектории движения системы в область потери управления (цифра 6) означает невозможность дальнейшего управления объектом. Пример: заснувший за рулём водитель (СУ) сваливает машину (ОУ) в кювет и опрокидывается. Это вариант отсутствия своевременных управляющих воздействий, способных изменить ситуацию. В терминах динамического программирования это означает невозможность после факта «срыва управления» достижения максимально качественного состояния процесса.

Ещё один сокращённый пример управления по зонам устойчивости из области авиации:

(1) – полёт самолёта по курсу на «автопилоте»;

(2) – отключение автопилота и небольшая «перестройка» курса самолёта на новый радиомаяк;

(3) – изменение курса и эшелона полёта после поступления сообщения о грозовых облаках – облёт грозы;

(4) – решение командира воздушного судна о возвращении на аэродром вылета ввиду резкого изменения погодных условий;

(5) – попадание в зону высокой турбулентности, вулканической активности (в облако шлейфа извержения) и т. п.;

(6) – авария или катастрофа вследствие выхода из строя систем управления полётом, разрушения корпуса, крыльев и т. п. причин.

Рис. 6.15. Оптимизация уровней и областей управления 4U

При рассмотрении вышеописанных областей в виде вложенных друг в друга множеств, следует обратить внимание на порядок перевода системы из одного состояния в другое. Устойчивое (безусловно качественное) управление возможно осуществлять только в области допустимых (качественных) видов управления. Если рассматриваемая система поддерживает только часть схем управления, например, не имеет возможности перехода в режим потенциально устойчивого управления, то область пространства управления будет сужена. Система с полным функциональным набором (от безусловно качественного до потенциально устойчивого управления) позволяет говорить о возможности устойчивого управления в любом из режимов – как в программном и балансировочном, так и при работе по схеме «предиктор-корректор» и при интеллектуальном управлении.

Области устойчивого (т. е. допустимого и качественного) управления можно назвать нормальными режимами работы систем управления, потенциально устойчивый и недопустимый – рискованными, поскольку они имеют повышенные шансы перехода в аварийный и неустойчивый режим работы. С другой стороны, очевидно, что присущая потенциально устойчивым областям определённая не/предсказуемость – верный критерий развитости систем, позволяющий достичь максимальной устойчивости объекта управления.

Аварийный режим характеризуется попаданием объекта управления в область воздействия параметров, на работу в которых он не рассчитан. В каком-то пространстве аварийных параметров система иногда ещё может работать, но чаще всего авария приводит систему в неустойчивое состояние. Вывод системы из аварийного состояния – это проявление гибкости, выраженной в возможности оперативного применения схем управления более высокого порядка. Так, для сохранения работоспособности программной схемы (системы, режима) управления её необходимо подчинить адаптивной схеме. Если это решение не приносит успеха, то необходимо продолжить реорганизацию: адаптивную схему следует включить в состав предикционной, способной совершать слабые манёвры, а для сохранения жизнеспособности предикционной системы придётся её включать в алгоритмику работы интеллектуальной схемы управления, способной совершать сильные манёвры.