Владислав Масликов - Универсум. Общая теория управления

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.

Верным признаком необходимости повышения степени «интеллектуальности» любых систем (стрелка 1–2, рис. 6.15а) является даже единичный факт их вхождения в аварийный режим работы, за которым в любой момент может последовать переход в область неустойчивого управления, а затем и его потеря. Такую систему, конечно же, необходимо «интеллектуально» усилить, но из этого вовсе не следует, что следует постоянно и всегда использовать только интеллектуальные схемы управления, поскольку каждая из схем, имея свои недостатки, имеет также и свои преимущества, и оптимальные для себя области применимости.

Так, использование интеллектуального потенциала (1) для выполнения работ, например, в области допустимого качественного управления (3) расточительно и нерационально. Такая система требует «упрощения», т. е. снижения уровня организации управления.

На примере процессов управления предприятием (стрелка 1–2–3, рис. 6.15б) это означает, что процесс управления (1) некоторыми стратами и конструктами система (подразделением, отделом, цехом) можно осуществлять даже без использования креативных профессионалов (2), достаточно ограничиться людьми (3), знающими необходимые должностные инструкции (т. е. работающими в адаптивном режиме управления).

Также, в соответствии с этим подходом, например, по Мере ослабления интеллектуальных и физических возможностей человек, достигший или близкий к пенсионному возрасту, может постепенно переводиться на выполнение менее трудоёмких работ. По мере старения он обладает всё меньшей гибкостью и запасом устойчивости, поэтому нагрузка и сложность выполняемых им работ должна снижаться [175]. С точки зрения частотных характеристик высвобождение запаса устойчивости в данном случае означает освобождение от работы элементов универсума, работающих в более высокочастотном диапазоне. Их можно переориентировать на решение других, более сложных задач.

Конечно же, как в том, так и в другом случае реорганизуемые системы должны сохранять способность выполнения целевых функций.

Универсумный подход показывает однозначную взаимосвязь между решаемыми задачами, режимами, областями устойчивости, фазовыми и другими качественными характеристиками различных типов схем и систем управления (табл. 6.1) класса 4U.

Таблица 6.1

Можно уверенно утверждать, что и все другие, не рассматриваемые здесь характеристики систем управления, также могут быть эффективно представлены в универсумном описании различных классов.

Универсальность, удобство и применимость универсумной методологии к выявлению характеристик традиционных субъектов и объектов управления можно продемонстрировать массой практических примеров из любых областей научной деятельности.

Рассмотрим основные характеристики систем управления в зависимости от используемых ими режимов и траекторий поведения как приложения для применения универсумной методологии, например, в областях психологии, инженерных задач и социальных процессов.