Принцип обратной связи и устойчивость систем

Изложим более подробно принцип обратной связи, существующей между элементами системы.

Элементы системы связаны между собой, это приводит ктому, что изменение, происшедшее у одного элемента передается другим элементам и может вернуться к источнику возмущения. Если обратный сигнал усиливается элементом, то это свойство элемента называется положительной обратной связью, если ослабляется — то отрицательной обратной связью.

При положительной обратной связи возмущение в системе усиливается и достигает предельных значений, оно способной разрушить систему (например, гиперинфляция).

При отрицательной обратной связи возмущение уменьшается и система возвращается в свое устойчивое состояние. Переходные процессы воздействия возмущения могут протекать циклически или монотонно. Примеры переходных процессов при положительной и отрицательной обратной связи показаны на рис. 3 (а, б).

Рис. 3. Возможные варианты переходных процессов в системе:

а — при положительной обратной связи;

б — при отрицательной обратной связи:

центральная линия — равновесное значение переменной у;

пунктирные линии (верхние и нижние) — допустимые значения у;

сплошные линии — возможные траектории переходных процессов переменной у

Устойчивость системы создается за счет отрицательной обратной связи между элементами системы.

Поэтому для обеспечения устойчивости системы управляющие воздействия должны с помощью отрицательной обратной связи вернуть систему (при появлении возмущений у элементом системы) в устойчивое состояние.

Рассуждая об устойчивости систем, вспомним основные ее определения. Все реальные объекты (системы, элементы) находятся под влиянием возмущений. После снятия возмущения системы могут вести себя по-разному. Если система после снятия возмущения возвращается в исходное состояние, то она называется устойчивой (рис. 3, а). Если система не возвращается в исходное состояние, то это неустойчивая система (рис. 3, б). Если после снятия возмущения система приходит в новое состояние равновесия, то эта система нейтральная (рис.3, в).Если после снятия возмущения начнутся колебания вокруг исходного состояния равновесия, то система находится на границе устойчивости (рис.3, г).

Рис. 3.Примеры устойчивости систем:

а — устойчивая система; б — неустойчивая система;

в — нейтральная система; г — система на границе устойчивости.

При исследовании устойчивости систем предполагается, что возмущения на систему не действуют (х_вх=0). Существуют разные методы определения устойчивости систем.

Управляемость системы

Если система может изменяться под воздействием управляющих воздействий, то она называется управляемой.

Для обеспечения управляемости системы необходимо: выде­лить все процессы в системе; наделить ответственного за процесс необходимыми правами и обязанностями; создать вертикальную _и горизонтальную системы управления на стыках процессов их взаимодействия и сочетания, провести мониторинг всех про­цессов, провести коррекцию действий.

Рассмотрение событий в системе как процесс способствует созданию системы управления системой.

Вертикаль управления характеризует наличие иерархии между элементами.

Горизонталь управления характеризует связи между по­добными себе элементами.

Мониторинг процессов предполагает перечисление необ­ходимых характеристик процессов, определение допустимых численных значений характеристик процессов, создание систе­мы наблюдения, контроля за характеристиками процессов, про­ведение коррекции, выполнение корректирующих, предупре­ждающих действий.

Достижимость системы

Понятие достижимость системы характеризует условия достижения системой поставленных целей.

Достижимость системой поставленных целей имеет не­сколько характеристик:

1. Наличие цели деятельности системы. Если у капитана корабля нет цели доставки груза, то ни один ветер не будет по­путным.

2. Наличие стратегических, тактических, оперативных пла­нов достижения цели.

3. Организационное, ресурсное обеспечение для достижения Цели.

4. Оценка риска достижения цели при наличии внутренних и внешних помех.

5. Наличие планов мероприятий по снижению влияния появившихся помех, для снижения риска достижения цели.

6. Обсуждение с персоналом цели системы.

7. Мотивация персонала по результату достижения цели.