Управление системами

В теории управления рассматриваются не реальные системы, а их модели, представленные в виде некоторого количества связанных элементов, и решаются два типа задач: анализ и синтез.

Анализ заключается в определении на выходе для конкретного заданного объекта его обобщенных свойств и состояния при известном воздействии (возмущении).

Синтез ставит задачу выбора такого управляющего устройства (регулятора), при котором объект в сочетании с регулятором обеспечивает заданные выходные характеристики. При этом синтезируется новая система управления, к которой предъявляются следующие требования:

§ Система управления должна быть устойчивой, т.е. отклонения в системе, вызванные влиянием возмущающих входных сигналов, должны затухать со временем;

§ Реакция системы на входные сигналы, определяющая её свойства, должна отличаться быстротой протекания переходных процессов, малыми отклонениями установившегося состояния от заданных значений и т.д.

Синтез системы управления, обеспечивающей наилучшие из возможных характеристик, является задачей оптимального управления. Для создания такой системы необходима, по возможности, максимально полная информация об объекте и окружающей его среде. Задача синтеза систем управления с заданными значениями выходных параметров и критериями, решается в условиях неполноты информации о возмущающих и управляющих параметрах, так как параметры управления и переменные внешней среды могут быть неизвестными или изменяться неизвестным образом. Такие системы принять называть адаптивными. Их особенность заключается в изменении параметров управляющей системы в ответ на изменение характеристик объекта (эндогенные величины) или внешней среды (экзогенные величины).

Если после достаточно малого возмущения в объекте устанавливается тот же режим, что и до начала действия возмущения, то процесс называется сходящимся или устойчивым.

Задача управления природной или геотехнической системой сводится к выбору лучшего варианта состояния из ряда возможных, т.е. к оптимизации системы, другими словами, к достижению экстремума функционала системы.

Определяя цели управления природными и геотехническими системами необходимо учитывать, что они многофункциональны, и обеспечить одновременно оптимальность всех процессов, протекающих в них, не представляется возможным. На этом основании следует говорить о достаточности в каждой конкретной ситуации не оптимального, а лишь удовлетворительного результата. Кроме того, в живых природных системах нет жестких ограничений, так как в результате процесса адаптации система может переходить на другой уровень, ослабляя ограничения. Поэтому в биологических системах достаточно обеспечить для организмов состояния или величины параметров системы, лежащие в заданных пределах (соответствие экологической нише). Это справедливо и для природных подсистем геотехнических систем.