6.1. ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ АСУ

6.1.1. Структура типовой АСУ

Цель применения АСУ обычно можно представить в виде некоторой суперпозиции трех подцелей: стабилизация состояния объекта управления в динамичной или агрессивной внешней среде; перевод объекта в некоторое конечное (целевое) состояние, в котором он приобретает определенные заранее заданные свойства; повышение качества функционирования АСУ (синтез новых моделей и их адаптация). Обычно АСУ рассматривается как система, состоящая из двух основных подсистем: управляющей и управляемой, т.е. из субъекта и объекта управления (рисунок 6.1).

Как правило, АСУ действует в определенной окружающей среде, которая является общей и для субъекта, и для объекта управления. Граница между тем, что считается окружающей средой, и тем, что считается объектом управления относительна и определяется возможностью управляющей системы оказывать на них воздействие: на объект управления управляющее воздействие может быть оказано, а на среду нет.

Рисунок 6. 1. Структура типовой АСУ

6.1.2. Параметрическая модель адаптивной АСУ сложными системами

Конкретизируем типовую структуру АСУ, используя классификацию входных и выходных параметров объекта управления. В результате получим параметрическую модель адаптивной АСУ сложными системами (рисунок 6.2).

Входные параметры (факторы) делятся на три группы: характеризующие предысторию и текущее состояние объекта управления, управляющие (технологические) факторы и факторы окружающей среды. Выходные параметры – это свойства объекта управления, зависящие от входных параметров (в т.ч. параметров, характеризующих среду). В автоматизированных системах параметрического управления целью управления является получение определенных значений выходных параметров объекта управления, т.е. перевод объекта управления в заданное целевое состояние.

Рисунок 6. 2. Параметрическая модель адаптивной АСУ сложными системами

Однако, в случае сложного объекта управления (СОУ) его выходные параметры связаны с состоянием сложным и неоднозначным (нечетким) способом. Поэтому возможность параметрического управления сложными объектами является проблематичной и вводится более общее понятие "управление по состоянию СОУ".

Для ААСУ СС выполняется принцип соответствия, т.е. в предельном случае, когда связь выходных параметров и состояний объекта управления имеет однозначный и детерминистский характер, управление по состояниям сводится к управлению по параметрам и функции ААСУ СС сводится к их подмножеству: т.е. к функциям типовой АСУ.

Задача идентификации состояния СОУ по его выходным параметрам решается подсистемой идентификации управляющей подсистемы, работающей на принципах адаптивного распознавания образов. При этом классами распознавания являются текущие состояния сложного объекта управления, а признаками – его выходные параметры.

Подсистема выработки управляющих воздействий, также основанная на алгоритмах распознавания образов, решает следующие задачи: прогноз развития окружающей среды; прогноз развития объекта управления в условиях отсутствия управляющих воздействий ("движение по инерции"); выбор управления, переводящего объект управления в целевое состояние.

Подсистема реализации управляющих воздействий осуществляет выбранное технологическое воздействие на объект управления.

Таким образом, в параметрической модели конкретно определено место системы распознавания образов и принятия решений в функциональной структуре управляющей подсистемы адаптивной АСУ СС

Параметрическая модель ААСУ СС подробно рассмотрена в работе [277]. В этой работе получены следующие важные для исследования результаты. Цель АСУ представима в форме суперпозиции трех подцелей: стабилизация состояния объекта управления в динамичной или агрессивной внешней среде; перевод объекта в некоторое конечное (целевое) состояние, в котором он приобретает определенные заранее заданные свойства; повышение качества функционирования АСУ (адаптация). Показано, что цель АСУ может быть достигнута лишь при вполне определенной функциональной структуре самой АСУ, которая представлена как в форме традиционной типовой модели, так и в форме предложенной детализированной параметрической модели. В параметрической модели адаптивной АСУ СС конкретно определено и обосновано место системы распознавания образов и принятия решений в функциональной структуре управляющей подсистемы адаптивной АСУ СС: обосновано, что система распознавания образов и принятия решений может быть применена в составе подсистем идентификации состояний СОУ и выработки управляющих воздействий адаптивных АСУ СС. Рассмотрены различные варианты структур каналов передачи информации и приведена обобщенная информационная модель; для обобщенной модели развита глубокая и плодотворная аналогия со структурой АСУ. Показано, что различие между каналом передачи информации и АСУ состоит в целях передачи информации: в канале информация передается для сообщения приемнику, а в АСУ – для изменения структуры и функций объекта управления. Обосновано, что принятие решения об управляющем воздействии представляет собой решение обратной задачи декодирования теории информации или обратной задачи распознавания образов. Предложены обобщенная функциональная структура и алгоритм функционирования автоматизированной системы распознавания образов и принятия решений в составе адаптивной АСУ СС: в составе подсистемы идентификации состояния объекта управления и подсистемы принятия решения об управляющем воздействии соответственно.

6.1.3. Параметрическая модель рефлексивной АСУ активными объектами и понятие мета-управления

АСУ активными объектами (объектами) (РАСУ АО), является обобщением ААСУ СС на случай, когда сложная система является активной, т.е. имеет собственные цели, которые в общем случае не совпадают с целями управляющей системы. Из этого обстоятельства следует, что активный объект управления (АОУ) имеет собственную модель себя и своей окружающей среды, включая и управляющую систему, как один из ее элементов. Простейшая модель АОУ включает два уровня и предполагает возможность оказания управляющих воздействий на различных уровнях АОУ (рисунок 6.3):

Рисунок 6. 3. Двухуровневая модель активного объекта управления

и способы управления им

Различия между ААСУ СС и РАСУ АО приведены в таблице 6.1:

Таблица 6. 1 – РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ ААСУ СС И РАСУ АО

№	ААСУ СС	РАСУ АО
Модель объекта управления	Объект управления рассматривается как физическая система, пассивно воспринимающая управляющая воздействия	Объект управления рассматривается как субъект, имеющий системы: целеполагания; моделирования себя (рефлексивность) и окружающей среды (включая управляющую систему); принятия и реализации решений
Характер управляющего воздействия	Энергетическое (физическое) воздействие	Информационное воздействие, мета-управление

Конечно, РАСУ АО не исключает возможности энергетического воздействия на физическую структуру АОУ, как в ААСУ СС, но это также может осуществляться с учетом характеристик его интеллектуальной информационной системы.

Таким образом, в РАСУ АО управление АОУ осуществляется путем управления его системой управления, т.е. путем мета-управления: согласования целей системы управления и активного объекта управления; создания у активного объекта управления благоприятного для достижения целей управления и восприятия управляющих воздействий образа управляющей системы; создания у активного объекта управления мотивации, ориентирующей его на достижение целей управления.

Учитывая сказанное, получим структуру РАСУ АО как обобщение структуры ААСУ СС на случай активного объекта управления (рисунок 6.4):

Рисунок 6. 4. Параметрическая модель рефлексивной АСУ
активными объектами (системами)