Меньков А.В., Острейковский В.А. Теоретические основы автоматизированного управления
Подождите немного. Документ загружается.
270
Рефлесивное правление обладает рядом особенностей:
1. Имеет отражательный харатер. Чтобы первая система мо ла
принять решение о воздействии на вторю, в первой системе создает-
ся представление о возможной реации второй системы птем мыс-
ленно о восстановления процесса. Таая рефлесия может носить
мно оратный харатер (обладает иерархичесой системой ран ов),
но пратичеси число ран ов рефлесии при правлении невелио,
посоль высшие ран и рефлесии быстро вырождаются.
2. Велиа роль мотивации, определяющей цели рефлесивно-
о правления. Мотивация при этом извлеает из памяти опыт
прошло о, заставляет мышление оценивать е о резльтаты с че-
том онретной внешней обстанови настояще о, в оторой про-
исходит работа взаимодействющих систем.
3. Имеет недостоверный харатер. Та, союзни может не по-
нять цели и намерения правляющей системы и прореа ировать
в сил свое о понимания цели воздействия; противни может
всрыть замысел и цель воздействия и прореа ировать на не о,
исходя из своей оцени обстанови.
4. При выборе дозволенных приемов, способов и средств воз-
действия и рают роль морально-этичесие принципы и правовые
нормы, являющиеся о раничивающими словиями.
5. Чем масштабнее цели рефлесивно о правления, тем
сложнее и мно остороннее по охват различных сторон деятель-
ности «правляемой» системы проводимый омплес «правляю-
щих» воздействий.
6. Рефлесивное правление динамично, особю роль в нем
приобретает про нозирование ожидаемых резльтатов; лбина
рефлесивно о правления определяется прочностью связей
межд системами и соотношением сил.
По содержанию рефлесивное правление бывает простое и
сложное. При простом правлении оно дости ается (в вероятнос-
тном смысле) с помощью передачи тем или иным способом ин-
формации взаимодействющей системе для принятия ею реше-
ния, вы одно о правляющей стороне.
Переданная информация должна побдить таие мотивы по-
ведения, оторые стимлирют желательный выбор действий
второй системы ν
2
(t). Первая система при этом распола ает ин-
формацией о возможностях второй системы, т. е. ей известно
множество возможных действий второй системы ν
2
, ее фнцио-
нал эффетивности Э
2
(Z
2
, Т), о раничения по ресрсам W
2
(ν
2
),
а таже равнение
(t) = A
1
Z
1
(t) + A
2
Z
1
(t – τ
1
) + u
1
(t – τ
u
) + ν
2
(t – τ
n
) + ξ(t), (7.35)Z
·
1
271
харатеризющее изменение свойств системы с четом взаимо-
действия во времени. Первая система помимо передачи инфор-
мации может оазать воздействие ν
1
(t) ° V
1
на вторю систем (из
множества воздействий первой системы, воспринимаемых вто-
рой системой: «обольщать вы одой», «п ать щербом», « ро-
жать ничтожением» и т. д.).
Более сложный и лбоий тип рефлесивно о правления
проявляется при воздействии не на процесс отображения обста-
нови в правляемой системе, а на сам процесс принятия реше-
ния: подмена эффетивно о ал оритма неэффетивным и, на-
оборот, ислючение или влючение оптимизации решения, сни-
жение или повышение ровня психичесой стойчивости при
принятии решений, выработа ориентации второй системы и
т. д. Рефлесивное правление должно охватывать а под отов-
данных и процесс принятия решения, та и стоящю за реше-
нием про рамм действий второй стороны.
Сложное рефлесивное правление осществляется через п-
равление самой рефлесией, т. е. отражением оржающей дейс-
твительности в правляемой системе.
Необходимо читывать двояю роль рефлесии — созидаю-
щю и разршающю. Созидающая роль рефлесии залючается
в определенной свободе при выборе поведения, что, в свою оче-
редь, быстряет адаптацию определенном ласс ситаций на
основе анализа вариантов собственных действий, особенно о да
допстимое время принятия решения позволяет осществить
последовательню рефлесию высоих ран ов.
Рефлесия оазывает разршительное действие, о да мыс-
лительная деятельность происходит по стереотипам. Если при-
нимающий решение начнет размышлять о внтренней ценности
резльтатов, оценивать предпола аемые последствия, то мысли-
тельная деятельность замедляется, сопровождается большим чис-
лом ошибо и становившийся ал оритм принятия решения мо-
жет оазаться наршенным.
Особый слчай представляет рефлесивное правление, ос-
ществляемое не непосредственно, а через про раммы, заложен-
ные в автоматичесие или автоматизированные системы п-
равления (например, «рефлесивное правление роботами»).
Принятие решения в системе S
1
о воздействии на S
2
может ос-
ществляться на основе одно о из двх принципов: по оцене воз-
можностей системы S
2
или по намерениям S
2
.
Мотивационный механизм рефлесивно о правления опи-
рается на «внтриинтеллетальный» подражательный механизм.
272
В «моз » формирются модели, отображающие ситации и вза-
имодействющю систем, себя в этой системе, взаимодействю-
щие системы в себе и т. д., а таже модели возможных действий
и поведения.
Рефлесирющая система состоит из трех частей, действю-
щих а бы автономно. Одна часть моделирет себя, др ая —
взаимодействющю систем, третья — осществляет онтроль.
В резльтате прои рывания множества вариантов отбирается та-
ой, в отором взаимодействющая система полчает вы одные
(с точи зрения рефлесирющей системы) стимлы поведению.
На основании этих стимлов строится про рамма рефлесивно о
правления, оторая подвер ается непрерывной оперативной ор-
ретирове. Основная трдность рефлесии состоит в том, чтобы,
осществляя онтроль за моделями взаимодействющих систем,
правлять ими, предоставив определенню свобод деятельности.
Средством оперативно о исследования ν (t) ° V является пла-
номерное применение u(t) ° U таим образом, чтобы сначала вы-
явить тенденцию ν(t), а затем использовать ее в интересах повы-
шения Э(Z, , T). Процесс рефлесивно о правления разбива-
ется на четыре этапа:
1. Рефлесивная разведа u
1
= u
1
(t) в течение времени [0, t
1
].
На этом интервале наблюдается заон изменения Z
1
(t)|
[0, T ]
и оп-
ределяется
(t) = (t) – (t – τ
1
) – f
1
(Z
1
(t – τ
2
)) –
– f
2
(Z
1
(t)) – u
1
(t), 0 m t m t
1
,(7.36)
де « » — зна оцени; Z
1
(t) — реализация Z(t).
2. Рефлесивное правление (информация или дезинформация)
u
2
= u
2
(t) на интервале [t
1
,t
2
] с целью передачи противоположной сто-
роне таих сведений ° , оторые соответствют замысл S
1
:
(t) = (t – τ
1
) + f
1
((t – τ
2
)) +
+ f
2
((t)) + u
2
(t) + (t – ), t
1
m t m t
2
,(7.37)
при начальных словиях
Z(t) = ϕ
1
(t), sup τ
i
m t m t
1
,
де и — правления и запаздывания, оторые желательно
формировать птем рефлесивно о правления и оторые обос-
нованы оценами и , полченными на первом этапе.
Z
·
ν
1
ˆ
Z
·
Z
·
ˆ
Z
ˆ
Z
·
Z
·
Z
·
Z
ˆ
Z
1
ˆ
ν
2
ˆ
τˆ
2u
ν
2
ˆ
τˆ
2
ν
1
ˆ
τˆ
1
273
3. Оперативная разведа u
3
= u
3
(t) в течение интервала време-
ни [t
2
, t
3
] с целью провери резльтата рефлесивно о правления
и принятия решения:
(t) = (t) – (t – τ
1
) – f
1
(Z(t – τ
2
)) –
– f
2
(Z(t)) — u
3
(t), t
2
m t m t
3
, (7.38)
при начальных словиях
Z(t) = ϕ
2
(t), sup τ
i
m t m t
2
.
4. Оперативное правление u
4
= u
4
(t) на интервале [t
3
, t
4
] с це-
лью полчения , обеспечивающе о эффетивность систе-
мы Э(Z, , T) l Э
*
.
Предпола ается, что на втором этапе правления системе S
1
далось «вншить» системе S
2
представление о Z(t) и u(t), таое,
чтобы можно было выбрать соответствющее правление u
4
(t):
(t) = (t – τ
1
) + f
1
(Z(t – τ
2
)) + f
2
(Z(t)) +
+ (t – ) + u(t – τ
u
), t
3
m t m t
4
,(7.39)
при начальных словиях
Z(t) = ϕ
3
(t), sup τ
i
m t m t
3
.
Отметим, что W
u
(u(t))|
[0, T]
m .
Реализация аждо о этапа требет определенно о расхода ре-
срсов, и, размеется, чем больше их расходется на рефлесив-
ное правление, тем больше бдет полчено информации о ν (t),
но тем меньше останется для оперативно о правления, т. е. для
оперативной деятельности.
Система S
2
решает анало ичню задач, применяя рефлесив-
ное правление. Преимщество полчит та система, оторая эф-
фетивнее распределит свои ресрсы по этапам. В настоящее
время не разработаны методы построения рерсивных ал орит-
мов распределения ресрсов, обеспечивающих рациональное ре-
шение. Но если бы таие ал оритмы сществовали, это бы ниче о
не изменило: абсолютно о оптимма быть не может, резльтат за-
висит от сочетания страте ий u(t) и ν (t).
Основная проблема рефлесивно о правления состоит в с-
тановлении правильно о соответствия межд резльтатами пер-
во о этапа и решения, принято о на втором этапе. Это означает,
что навязываемая др ой стороне страте ия правления должна
ν
3
ˆ
Z
·
Z
·
Zt()
t
3
T,[]
Z
·
Z
·
Z
·
ν
ˆ
τˆ
ν
ˆ
C
u
*
272
В «моз » формирются модели, отображающие ситации и вза-
имодействющю систем, себя в этой системе, взаимодействю-
щие системы в себе и т. д., а таже модели возможных действий
и поведения.
Рефлесирющая система состоит из трех частей, действю-
щих а бы автономно. Одна часть моделирет себя, др ая —
взаимодействющю систем, третья — осществляет онтроль.
В резльтате прои рывания множества вариантов отбирается та-
ой, в отором взаимодействющая система полчает вы одные
(с точи зрения рефлесирющей системы) стимлы поведению.
На основании этих стимлов строится про рамма рефлесивно о
правления, оторая подвер ается непрерывной оперативной ор-
ретирове. Основная трдность рефлесии состоит в том, чтобы,
осществляя онтроль за моделями взаимодействющих систем,
правлять ими, предоставив определенню свобод деятельности.
Средством оперативно о исследования ν (t) ° V является пла-
номерное применение u(t) ° U таим образом, чтобы сначала вы-
явить тенденцию ν(t), а затем использовать ее в интересах повы-
шения Э(Z, , T). Процесс рефлесивно о правления разбива-
ется на четыре этапа:
1. Рефлесивная разведа u
1
= u
1
(t) в течение времени [0, t
1
].
На этом интервале наблюдается заон изменения Z
1
(t)|
[0, T ]
и оп-
ределяется
(t) = (t) – (t – τ
1
) – f
1
(Z
1
(t – τ
2
)) –
– f
2
(Z
1
(t)) – u
1
(t), 0 m t m t
1
,(7.36)
де « » — зна оцени; Z
1
(t) — реализация Z(t).
2. Рефлесивное правление (информация или дезинформация)
u
2
= u
2
(t) на интервале [t
1
,t
2
] с целью передачи противоположной сто-
роне таих сведений ° , оторые соответствют замысл S
1
:
(t) = (t – τ
1
) + f
1
((t – τ
2
)) +
+ f
2
((t)) + u
2
(t) + (t – ), t
1
m t m t
2
,(7.37)
при начальных словиях
Z(t) = ϕ
1
(t), sup τ
i
m t m t
1
,
де и — правления и запаздывания, оторые желательно
формировать птем рефлесивно о правления и оторые обос-
нованы оценами и , полченными на первом этапе.
Z
·
ν
1
ˆ
Z
·
Z
·
ˆ
Z
ˆ
Z
·
Z
·
Z
·
Z
ˆ
Z
1
ˆ
ν
2
ˆ
τˆ
2u
ν
2
ˆ
τˆ
2
ν
1
ˆ
τˆ
1
273
3. Оперативная разведа u
3
= u
3
(t) в течение интервала време-
ни [t
2
, t
3
] с целью провери резльтата рефлесивно о правления
и принятия решения:
(t) = (t) – (t – τ
1
) – f
1
(Z(t – τ
2
)) –
– f
2
(Z(t)) — u
3
(t), t
2
m t m t
3
, (7.38)
при начальных словиях
Z(t) = ϕ
2
(t), sup τ
i
m t m t
2
.
4. Оперативное правление u
4
= u
4
(t) на интервале [t
3
, t
4
] с це-
лью полчения , обеспечивающе о эффетивность систе-
мы Э(Z, , T) l Э
*
.
Предпола ается, что на втором этапе правления системе S
1
далось «вншить» системе S
2
представление о Z(t) и u(t), таое,
чтобы можно было выбрать соответствющее правление u
4
(t):
(t) = (t – τ
1
) + f
1
(Z(t – τ
2
)) + f
2
(Z(t)) +
+ (t – ) + u(t – τ
u
), t
3
m t m t
4
,(7.39)
при начальных словиях
Z(t) = ϕ
3
(t), sup τ
i
m t m t
3
.
Отметим, что W
u
(u(t))|
[0, T]
m .
Реализация аждо о этапа требет определенно о расхода ре-
срсов, и, размеется, чем больше их расходется на рефлесив-
ное правление, тем больше бдет полчено информации о ν (t),
но тем меньше останется для оперативно о правления, т. е. для
оперативной деятельности.
Система S
2
решает анало ичню задач, применяя рефлесив-
ное правление. Преимщество полчит та система, оторая эф-
фетивнее распределит свои ресрсы по этапам. В настоящее
время не разработаны методы построения рерсивных ал орит-
мов распределения ресрсов, обеспечивающих рациональное ре-
шение. Но если бы таие ал оритмы сществовали, это бы ниче о
не изменило: абсолютно о оптимма быть не может, резльтат за-
висит от сочетания страте ий u(t) и ν (t).
Основная проблема рефлесивно о правления состоит в с-
тановлении правильно о соответствия межд резльтатами пер-
во о этапа и решения, принято о на втором этапе. Это означает,
что навязываемая др ой стороне страте ия правления должна
ν
3
ˆ
Z
·
Z
·
Zt()
t
3
T,[]
Z
·
Z
·
Z
·
ν
ˆ
τˆ
ν
ˆ
C
u
*
274
не тольо соответствовать цели (достижению Э l Э
*
), но и выте-
ать из тенденции правления ν (t). Решающее значение на пер-
вом этапе имеет выявление, аой является система S
2
— содейс-
твющей или противодействющей. Если она противодействю-
щая, то необходимо превратить ее в объетивно содействющю
(хотя бы она и стремилась противодействию).
Большю роль и рает запаздывание в правлении τ
u
и τ
ν
. То
правление, оторое меньше запаздывает, имеет больше шансов
на спех. В целом задача рефлесивно о правления является ма-
тематичесой, а не эвристичесой. Удельный вес эвристичесо о
элемента здесь не больше, чем в любой задаче правления в сло-
виях стохастичесой неопределенности, де заоны распределе-
ния выбираются эвристичесими средствами.
Ал оритм решения задач (7.36)—(7.39) поазан на рис. 7.18.
Рассмотрим слчай, описываемый равнением вида
(t) = (t – τ
1
) + f
1
(Z(t – τ
2
)) + f
2
(Z(t)) +
+ ξ(t, ν (t – τ
ν
)) + u(t – τ
ν
). (7.40)
В этом равнении слчайный процесс ξ(t) зависит от прав-
ления
ν
(t). Типовые слчаи тао о влияния — изменение матема-
тичесо о ожидания и дисперсии периода автоорреляции ξ(t ).
Действие ν(t) не является стро о целенаправленным, оно от-
носится слчайном процесс и, следовательно, рефлесивное
правление применимо здесь тольо частично. Вместе с тем вы-
явление статистичесих свойств ξ(t) позволяет использовать тео-
рию статистичесих решений (и, следовательно, про раммное
правление) в сочетании с рефлесивным правлением. В про-
цессе выработи правления (назовем е о ситационным правле-
нием) на ν(t) можно влиять тольо через ξ(t).
Поазателем, определяющим ситационный рис, является
P
c
= (Z, , T ) – min Э(Z, , T),
де (Z, , T) — среднее значение ожидаемой эффетивности с
четом оперативных и слчайных фаторов.
Решение (7.40) разбивается на следющие этапы:
1) предварительная разведа — выявление свойств ξ(t, ν (t)) и
их статистичесая оцена;
2) ситационная разведа — выявление свойств ν (t) и τ
ν
(об-
наржение и распознавание ν (t);
3) прораммно-рефлесивное правление — воздействие на ν(t);
Z
·
Z
·
Э
ˆ
Z
·
Z
·
Z
·
275
4) оперативная разведа, станавливающая резльтат про рам-
мно-рефлесивно о правления и точняющая ξ(t, ν (t));
5) ситационное правление, обеспечивающее достижение
Э(Z, , T) l Э
*
при R
s
< R
*
.
Решение (7.36)—(7.39) носит циличесий харатер: если не
хватает времени для решения или ресрсов для реализации тре-
бемо о числа цилов, решение приходится не вычислять, а при-
нимать.
Ðåôëåêñèâíàÿ
ðàçâåäêà
^
^
v
1
(t), ζ
iv
(t)
Ðåôëåêñèâíîå
óïðàâëåíèå
^
v
1
(t), ζ
v
(t)
Îïåðàòèâíàÿ
ðàçâåäêà
u
2
(t)
Ýêñòðàïîëÿöèÿ
^
v
1
(t + T )
Ñðàâíåíèå
Ý (t)
>
<
Ý
Óòî÷íåíèå
v (t)
Óòî÷íåíèå
u
4
(t)
Îáîñíîâàíèå
u
4
(t, v
1
)
Îáîñíîâàíèå
u
3
(t, v
1
)
Îáîñíîâàíèå
u
2
(t, v
1
)
Äà
Íåò
Рис. 7.18. Схема рефлесивноо правления сложной системой
Z
·
274
не тольо соответствовать цели (достижению Э l Э
*
), но и выте-
ать из тенденции правления ν (t). Решающее значение на пер-
вом этапе имеет выявление, аой является система S
2
— содейс-
твющей или противодействющей. Если она противодействю-
щая, то необходимо превратить ее в объетивно содействющю
(хотя бы она и стремилась противодействию).
Большю роль и рает запаздывание в правлении τ
u
и τ
ν
. То
правление, оторое меньше запаздывает, имеет больше шансов
на спех. В целом задача рефлесивно о правления является ма-
тематичесой, а не эвристичесой. Удельный вес эвристичесо о
элемента здесь не больше, чем в любой задаче правления в сло-
виях стохастичесой неопределенности, де заоны распределе-
ния выбираются эвристичесими средствами.
Ал оритм решения задач (7.36)—(7.39) поазан на рис. 7.18.
Рассмотрим слчай, описываемый равнением вида
(t) = (t – τ
1
) + f
1
(Z(t – τ
2
)) + f
2
(Z(t)) +
+ ξ(t, ν (t – τ
ν
)) + u(t – τ
ν
). (7.40)
В этом равнении слчайный процесс ξ(t) зависит от прав-
ления
ν
(t). Типовые слчаи тао о влияния — изменение матема-
тичесо о ожидания и дисперсии периода автоорреляции ξ(t ).
Действие ν(t) не является стро о целенаправленным, оно от-
носится слчайном процесс и, следовательно, рефлесивное
правление применимо здесь тольо частично. Вместе с тем вы-
явление статистичесих свойств ξ(t) позволяет использовать тео-
рию статистичесих решений (и, следовательно, про раммное
правление) в сочетании с рефлесивным правлением. В про-
цессе выработи правления (назовем е о ситационным правле-
нием) на ν(t) можно влиять тольо через ξ(t).
Поазателем, определяющим ситационный рис, является
P
c
= (Z, , T ) – min Э(Z, , T),
де (Z, , T) — среднее значение ожидаемой эффетивности с
четом оперативных и слчайных фаторов.
Решение (7.40) разбивается на следющие этапы:
1) предварительная разведа — выявление свойств ξ(t, ν (t)) и
их статистичесая оцена;
2) ситационная разведа — выявление свойств ν (t) и τ
ν
(об-
наржение и распознавание ν (t);
3) прораммно-рефлесивное правление — воздействие на ν(t);
Z
·
Z
·
Э
ˆ
Z
·
Z
·
Z
·
275
4) оперативная разведа, станавливающая резльтат про рам-
мно-рефлесивно о правления и точняющая ξ(t, ν (t));
5) ситационное правление, обеспечивающее достижение
Э(Z, , T) l Э
*
при R
s
< R
*
.
Решение (7.36)—(7.39) носит циличесий харатер: если не
хватает времени для решения или ресрсов для реализации тре-
бемо о числа цилов, решение приходится не вычислять, а при-
нимать.
Ðåôëåêñèâíàÿ
ðàçâåäêà
^
^
v
1
(t), ζ
iv
(t)
Ðåôëåêñèâíîå
óïðàâëåíèå
^
v
1
(t), ζ
v
(t)
Îïåðàòèâíàÿ
ðàçâåäêà
u
2
(t)
Ýêñòðàïîëÿöèÿ
^
v
1
(t + T )
Ñðàâíåíèå
Ý (t)
>
<
Ý
Óòî÷íåíèå
v (t)
Óòî÷íåíèå
u
4
(t)
Îáîñíîâàíèå
u
4
(t, v
1
)
Îáîñíîâàíèå
u
3
(t, v
1
)
Îáîñíîâàíèå
u
2
(t, v
1
)
Äà
Íåò
Рис. 7.18. Схема рефлесивноо правления сложной системой
Z
·
276
Заметим, что в слчае (7.35)—(7.39) не предпола ается взаим-
но о рефлесивно о правления от второй системы S
2
, оторая
не знает о взаимодействии с S
1
и строит свои страте ии незави-
симо, исходя из свойств слчайно о процесса ξ(t), оторый опре-
делял ее эффетивность, Э
2
= Э
2
(t, ξ(t)). Тем не менее внешнее
проявление этих страте ий может носить харатер взаимодейс-
твия и вы лядеть а содействие или противодействие. Поэтом
приходится принимать решения, анало ичные предыдщем сл-
чаю (7.40), и тольо после обнаржения истины переходить си-
тационном правлению (рис. 7.18).
Важнейшим поазателем способности осществлению реф-
лесивно о правления является ран рефлесии. Если система
моделирет тольо свое поведение, не считаясь с взаимодейств-
ющей системой, то это рефлесия нлево о ран а. Учет поведе-
ния взаимодействющей системы, рассматриваемой а системы
с нлевым ран ом рефлесии, означает рефлесию перво о ран а.
Если система приписывает взаимодействющей системе первый
ран рефлесии и, исходя из это о, строит свое поведение — име-
ют дело со вторым ран ом рефлесии. Математичеси это запи-
сывается для системы S та:
— нлевой ран рефлесии:
(t) = a
11
Z(t – τ) + a
12
Z
1
(t) + u
1
(t – τ
u
);
— первый ран рефлесии:
(t) = a
11
Z
1
(t – τ
1
) + a
12
Z
1
(t) + u
1
(t – τ
u1
) + (t – τ
ν
);
(t) = a
21
Z
2
(t – τ
2
) + a
22
Z
2
(t) + (t – τ
u2
),
де — оцена u
2
первой системой;
— второй ран рефлесии:
(t) = a
11
Z
1
(t – τ
1
) + a
12
Z
1
(t) + u
1
(t – τ
u1
) + (t – τ
ν
);
(t) = a
21
Z
2
(t – τ
2
) + a
22
Z
2
(t) + u
2
(t – τ
u2
) + (t – τ
ν
),
де — оцена ν
2
, выполняемая системой S
1
; — предпола а-
емая оцена ν
1
системой S
2
, оторой первая приписывает первый
ран рефлесии.
В принципе, чем выше ран рефлесии, тем лчше. Но реально
дело обстоит сложнее. Рефлесия может быть различной. Сажем,
одно лицо обладает высоим ран ом рефлесии в области разра-
боти АСУ ТП, др ое — АСУП, третье — ОАСУ, четвертое — ор-
анизационно о правления и т. д. Поэтом, хотя способность
рефлесии определяется интеллетально-волевым омплесом,
реальное значение имеет инте ральная рефлесия правляющей
системы а цело о, т. е. системный омеостаз правления.
Z
·
Z
·
u
ˆ
Z
·
2
u
ˆ
2
u
ˆ
2
Z
·
ν
2
ˆ
Z
·
ν
1
ˆ
ν
2
ˆ
ν
1
ˆ
277
7.6. Эр!атичесие системы правления
7.6.1. Особенности человео-машинных (эратичесих)
систем правления
Эр атичесие системы правления (ЭСУ) — это системы, о-
торые влючают в ачестве элементов а техничесие системы,
та и людей, взаимодействющих с этими системами.
Для эффетивно о фнционирования подобных систем не-
обходимо выбирать рациональные способы взаимодействия лю-
дей с техниой на основании выводов эр аномии.
Эр атичесие системы правления делятся на простые, таие,
а «автомобиль — водитель», «самолет — летчи», «ЭВМ — ис-
следователь», «правляемый объет — оператор» и т. п., и боль-
шие сложные, оторыми являются, например, автоматизирован-
ные системы правления (АСУ). Различают два основных типа
АСУ: системы ор анизационно-эономичесо о, или админист-
ративно о, правления и системы правления техноло ичесими
процессами. Для первых объетами правления являются пред-
приятия, отрасли народно о хозяйства, министерства, ведомства,
т. е. оллетивы людей, оторые использют различные машины,
процессы, приборы, стройства. В АСУ ТП основной формой пе-
редачи информации являются различные си налы (элетричес-
ие, световые, механичесие и др.), в системах же ор анизацион-
но-эономичесо о правления основная форма передачи ин-
формации — домент. В настоящее время наметилась тенденция
слияния двх видов систем в единые инте рированные системы
правления, тем самым рани межд ними до известной степени
стираются.
Особенностью эр атичесих систем является то, что в онтр
правления, т. е. в правляющю систем, влючен сам челове-
оператор или оллетив людей-операторов.
Особенности правления ЭСУ состоят в том, что психофизи-
оло ичесие свойства человеа-оператора должны быть влюче-
ны в параметры (свойства) правляющей системы.
Заон правления для таих систем таже может быть спро-
етирован заранее с арантией ачества правления, а и в тех-
ничесих системах. Если фнционирование ЭСУ происходит в
словиях неопределенности, то ачество правления обеспечива-
ется ачеством работы человеа-оператора.
Более содержательное обобщение особенностей ЭСУ пред-
ставлено в табл. 7.1.
276
Заметим, что в слчае (7.35)—(7.39) не предпола ается взаим-
но о рефлесивно о правления от второй системы S
2
, оторая
не знает о взаимодействии с S
1
и строит свои страте ии незави-
симо, исходя из свойств слчайно о процесса ξ(t), оторый опре-
делял ее эффетивность, Э
2
= Э
2
(t, ξ(t)). Тем не менее внешнее
проявление этих страте ий может носить харатер взаимодейс-
твия и вы лядеть а содействие или противодействие. Поэтом
приходится принимать решения, анало ичные предыдщем сл-
чаю (7.40), и тольо после обнаржения истины переходить си-
тационном правлению (рис. 7.18).
Важнейшим поазателем способности осществлению реф-
лесивно о правления является ран рефлесии. Если система
моделирет тольо свое поведение, не считаясь с взаимодейств-
ющей системой, то это рефлесия нлево о ран а. Учет поведе-
ния взаимодействющей системы, рассматриваемой а системы
с нлевым ран ом рефлесии, означает рефлесию перво о ран а.
Если система приписывает взаимодействющей системе первый
ран рефлесии и, исходя из это о, строит свое поведение — име-
ют дело со вторым ран ом рефлесии. Математичеси это запи-
сывается для системы S та:
— нлевой ран рефлесии:
(t) = a
11
Z(t – τ) + a
12
Z
1
(t) + u
1
(t – τ
u
);
— первый ран рефлесии:
(t) = a
11
Z
1
(t – τ
1
) + a
12
Z
1
(t) + u
1
(t – τ
u1
) + (t – τ
ν
);
(t) = a
21
Z
2
(t – τ
2
) + a
22
Z
2
(t) + (t – τ
u2
),
де — оцена u
2
первой системой;
— второй ран рефлесии:
(t) = a
11
Z
1
(t – τ
1
) + a
12
Z
1
(t) + u
1
(t – τ
u1
) + (t – τ
ν
);
(t) = a
21
Z
2
(t – τ
2
) + a
22
Z
2
(t) + u
2
(t – τ
u2
) + (t – τ
ν
),
де — оцена ν
2
, выполняемая системой S
1
; — предпола а-
емая оцена ν
1
системой S
2
, оторой первая приписывает первый
ран рефлесии.
В принципе, чем выше ран рефлесии, тем лчше. Но реально
дело обстоит сложнее. Рефлесия может быть различной. Сажем,
одно лицо обладает высоим ран ом рефлесии в области разра-
боти АСУ ТП, др ое — АСУП, третье — ОАСУ, четвертое — ор-
анизационно о правления и т. д. Поэтом, хотя способность
рефлесии определяется интеллетально-волевым омплесом,
реальное значение имеет инте ральная рефлесия правляющей
системы а цело о, т. е. системный омеостаз правления.
Z
·
Z
·
u
ˆ
Z
·
2
u
ˆ
2
u
ˆ
2
Z
·
ν
2
ˆ
Z
·
ν
1
ˆ
ν
2
ˆ
ν
1
ˆ
277
7.6. Эр!атичесие системы правления
7.6.1. Особенности человео-машинных (эратичесих)
систем правления
Эр атичесие системы правления (ЭСУ) — это системы, о-
торые влючают в ачестве элементов а техничесие системы,
та и людей, взаимодействющих с этими системами.
Для эффетивно о фнционирования подобных систем не-
обходимо выбирать рациональные способы взаимодействия лю-
дей с техниой на основании выводов эр аномии.
Эр атичесие системы правления делятся на простые, таие,
а «автомобиль — водитель», «самолет — летчи», «ЭВМ — ис-
следователь», «правляемый объет — оператор» и т. п., и боль-
шие сложные, оторыми являются, например, автоматизирован-
ные системы правления (АСУ). Различают два основных типа
АСУ: системы ор анизационно-эономичесо о, или админист-
ративно о, правления и системы правления техноло ичесими
процессами. Для первых объетами правления являются пред-
приятия, отрасли народно о хозяйства, министерства, ведомства,
т. е. оллетивы людей, оторые использют различные машины,
процессы, приборы, стройства. В АСУ ТП основной формой пе-
редачи информации являются различные си налы (элетричес-
ие, световые, механичесие и др.), в системах же ор анизацион-
но-эономичесо о правления основная форма передачи ин-
формации — домент. В настоящее время наметилась тенденция
слияния двх видов систем в единые инте рированные системы
правления, тем самым рани межд ними до известной степени
стираются.
Особенностью эр атичесих систем является то, что в онтр
правления, т. е. в правляющю систем, влючен сам челове-
оператор или оллетив людей-операторов.
Особенности правления ЭСУ состоят в том, что психофизи-
оло ичесие свойства человеа-оператора должны быть влюче-
ны в параметры (свойства) правляющей системы.
Заон правления для таих систем таже может быть спро-
етирован заранее с арантией ачества правления, а и в тех-
ничесих системах. Если фнционирование ЭСУ происходит в
словиях неопределенности, то ачество правления обеспечива-
ется ачеством работы человеа-оператора.
Более содержательное обобщение особенностей ЭСУ пред-
ставлено в табл. 7.1.
278
Таблица 7 .1
Грппы
особенностей
Особенности и их сщность
Фнциональные Наличие общей задачи и единой цели фнционирова-
ния для всей системы. Сложность поведения, связанная
со слчайным харатером внешних воздействий и боль-
шим оличеством обратных связей внтри системы. Ус-
тойчивость внешним и внтренним помехам и нали-
чие самоор$анизации и адаптации различным воз-
действиям. Надежность системы в целом, построенной
из неабсолютно надежных омпонентов. Способность
развитию, выражающаяся в способности изменять фн-
ции и стртр
Стртрные Большое оличество взаимодействющих частей или
элементов, составляющих систем — целостное образо-
вание. Возможность выделения $рпп взаимодействю-
щих элементов-подсистем, имеющих свое специальное
назначение и цель фнционирования. Наличие иерар-
хичесой стртры связей подсистем и иерархии ри-
териев ачества фнционирования всей системы. Вы-
соая степень неоднородности состава элементов. Боль-
шая территориальная рассредоточенность подсистем
(элементов). Динамичность стртры
Из$отовления Значительные затраты на разработ и из$отовление.
Мно$ообразие возможных допстимых вариантов пост-
роения и фнционирования системы. Необходимость
привлечения для проетирования, создания системы
мно$их начных дисциплин. Несоответствие проетных
решений, определенных в доментации, реализован-
ным проетным решениям из-за расхождения моделей
разработчиов на этапах проетирования. Необходи-
мость ввода в строй одновременно всех элементов
Эсплатационные Большой объем цирлирющей в системе информа-
ции, эффетивная обработа оторой врчню прати-
чеси невозможна. Осществление про$ноза последс-
твий нештатных (аварийных) ситаций. Невозможность
достоверно про$нозировать воздействие на систем не-
прерывно изменяющейся оржающей среды вследс-
твие неполноты информации о возможных изменениях
в среде за период жизненно$о цила системы. Необхо-
димость развитой инфрастртры, обеспечивающей
ремонт и восстановление омпонентов ЭСУ. Мно$о-
ратное частичное изменение стртры и состава сис-
темы в процессе ее фнционирования, связанное с не-
про$нозиремыми изменениями внешней среды, точ-
нением параметров самой системы и целей ее
фнционирования
279
7.6.2. Инженерно-психолоичесие проблемы создания
и эсплатации эратичесих систем правления
По мере сложнения ЭСУ все ощтимее становятся потери от
несоответствия харатеристи техничесих средств возможнос-
тям человеа. При этом основные трдности связаны не тольо
с совершенствованием техничесих и про раммных средств, но и
с недостаточным развитием методов чета человечесо о фатора
при создании и эсплатации сложных ЭСУ.
Можно выделить следющие инженерно-психоло ичесие
проблемы, требющие решения в процессе создания и эспла-
тации сложных ЭСУ.
Первая проблема: омпенсация ошибочных (в первю очередь
непреднамеренных, но таже и преднамеренных) действий чело-
веа, влещих за собой не ативные последствия для фнцио-
нирования ЭСУ.
В ЭСУ должны быть чтены: забывчивость оператора, воз-
можность е о ошиби, непостоянство внимания и т. п.
Если решение, принятое человеом, может привести систем
в аварийный режим (онтроль осществляет сама система), то
это решение не должно восприниматься, о чем система должна
си нализировать оператор.
Оончание табл. 7.1
Грппы
особенностей
Особенности и их сщность
Эр$ономичесие Основной фнцией человеа в ЭСУ является правле-
ние. Способность человеа оперировать нечетими
представлениями, воспринимать сложные объеты,
процессы или явления а единое целое. Умение твор-
чеси, $ибо действовать в сложных непредвиденных
ситациях в словиях недостаточной или неполностью
достоверной информации. Способность переходить от
одних техноло$ий правления др$им в зависимости
от онретных правленчесих ситаций. Непредсаз-
емость поведения, настроения, работоспособности че-
ловеа. Сбъетивный харатер принимаемых челове-
ом решений, особенно в словиях остро$о дефицита
времени и отстствия достаточно полной информации,
возможность слчайных и преднамеренных ошибо при
обработе информации или формировании информа-
ционных сообщений. Низая вычислительная мощ-
ность человеа, неспособность воспринимать большое
число вариантов исходов, про$нозировать резльтаты
принятых решений
278
Таблица 7 .1
Грппы
особенностей
Особенности и их сщность
Фнциональные Наличие общей задачи и единой цели фнционирова-
ния для всей системы. Сложность поведения, связанная
со слчайным харатером внешних воздействий и боль-
шим оличеством обратных связей внтри системы. Ус-
тойчивость внешним и внтренним помехам и нали-
чие самоор$анизации и адаптации различным воз-
действиям. Надежность системы в целом, построенной
из неабсолютно надежных омпонентов. Способность
развитию, выражающаяся в способности изменять фн-
ции и стртр
Стртрные Большое оличество взаимодействющих частей или
элементов, составляющих систем — целостное образо-
вание. Возможность выделения $рпп взаимодействю-
щих элементов-подсистем, имеющих свое специальное
назначение и цель фнционирования. Наличие иерар-
хичесой стртры связей подсистем и иерархии ри-
териев ачества фнционирования всей системы. Вы-
соая степень неоднородности состава элементов. Боль-
шая территориальная рассредоточенность подсистем
(элементов). Динамичность стртры
Из$отовления Значительные затраты на разработ и из$отовление.
Мно$ообразие возможных допстимых вариантов пост-
роения и фнционирования системы. Необходимость
привлечения для проетирования, создания системы
мно$их начных дисциплин. Несоответствие проетных
решений, определенных в доментации, реализован-
ным проетным решениям из-за расхождения моделей
разработчиов на этапах проетирования. Необходи-
мость ввода в строй одновременно всех элементов
Эсплатационные Большой объем цирлирющей в системе информа-
ции, эффетивная обработа оторой врчню прати-
чеси невозможна. Осществление про$ноза последс-
твий нештатных (аварийных) ситаций. Невозможность
достоверно про$нозировать воздействие на систем не-
прерывно изменяющейся оржающей среды вследс-
твие неполноты информации о возможных изменениях
в среде за период жизненно$о цила системы. Необхо-
димость развитой инфрастртры, обеспечивающей
ремонт и восстановление омпонентов ЭСУ. Мно$о-
ратное частичное изменение стртры и состава сис-
темы в процессе ее фнционирования, связанное с не-
про$нозиремыми изменениями внешней среды, точ-
нением параметров самой системы и целей ее
фнционирования
279
7.6.2. Инженерно-психолоичесие проблемы создания
и эсплатации эратичесих систем правления
По мере сложнения ЭСУ все ощтимее становятся потери от
несоответствия харатеристи техничесих средств возможнос-
тям человеа. При этом основные трдности связаны не тольо
с совершенствованием техничесих и про раммных средств, но и
с недостаточным развитием методов чета человечесо о фатора
при создании и эсплатации сложных ЭСУ.
Можно выделить следющие инженерно-психоло ичесие
проблемы, требющие решения в процессе создания и эспла-
тации сложных ЭСУ.
Первая проблема: омпенсация ошибочных (в первю очередь
непреднамеренных, но таже и преднамеренных) действий чело-
веа, влещих за собой не ативные последствия для фнцио-
нирования ЭСУ.
В ЭСУ должны быть чтены: забывчивость оператора, воз-
можность е о ошиби, непостоянство внимания и т. п.
Если решение, принятое человеом, может привести систем
в аварийный режим (онтроль осществляет сама система), то
это решение не должно восприниматься, о чем система должна
си нализировать оператор.
Оончание табл. 7.1
Грппы
особенностей
Особенности и их сщность
Эр$ономичесие Основной фнцией человеа в ЭСУ является правле-
ние. Способность человеа оперировать нечетими
представлениями, воспринимать сложные объеты,
процессы или явления а единое целое. Умение твор-
чеси, $ибо действовать в сложных непредвиденных
ситациях в словиях недостаточной или неполностью
достоверной информации. Способность переходить от
одних техноло$ий правления др$им в зависимости
от онретных правленчесих ситаций. Непредсаз-
емость поведения, настроения, работоспособности че-
ловеа. Сбъетивный харатер принимаемых челове-
ом решений, особенно в словиях остро$о дефицита
времени и отстствия достаточно полной информации,
возможность слчайных и преднамеренных ошибо при
обработе информации или формировании информа-
ционных сообщений. Низая вычислительная мощ-
ность человеа, неспособность воспринимать большое
число вариантов исходов, про$нозировать резльтаты
принятых решений
280
Подобные действия в состоянии выполнять лишь сложная
система с хорошо развитыми средствами интеллетальной под-
держи операторов.
Вторая проблема: формализация психоло ичесих аспетов
мыслительной деятельности человеа в процессе выработи ре-
шений по реализации аой-либо задачи и чет их в системах ис-
сственно о интеллета (ИИ), формирющих соответствющие
решения.
Проблема формализации основных схем поведения и психо-
ло ичесих харатеристи человеа-оператора связана с попыт-
ами создания математичесих моделей деятельности человеа.
Это обсловлено прежде все о необходимостью создания едино о
языа описания фнционирования системы в целом, причем
принято считать, что разработа математичесих моделей де-
ятельности является одним из перспетивных птей решения
этой проблемы.
Вместе с тем в процессе проетирования деятельности подчас
целесообразно автоматизировать те или иные фнции человеа-
оператора, т. е. порчить выполнение их техничесим средствам,
носящим в себе черты модели, соответствющей деятельности
человеа.
Движение любо о объета обсловлено е о собственными
свойствами и действием на не о правляющих сил. В целом объ-
ет и система правления им образют динамичесю систем,
движение оторой может быть описано дифференциальными
равнениями. Класс таих дифференциальных равнений опре-
деляется динамиой онретной системы. Обычно динамичесая
система описывается сложной системой нелинейных дифферен-
циальных равнений высоо о поряда со слчайными парамет-
рами, аналитичесо о выражения для оторых до сих пор не с-
ществет.
Для всех систем, за ислючением простейших, истинное яв-
ление можно описать с помощью равнений лишь приближенно.
Это обсловлено тем, что мы не знаем всех фаторов, влияющих
на систем, или полчаем слишом ромоздие равнения, ото-
рые современными средствами решать весьма сложно. Обычно
рассматривается небольшое число аспетов поведения ЭСУ.
Основной принцип построения моделей залючается в том,
что резльтаты, полчаемые с помощью моделей, должны соот-
ветствовать эспериментальным данным и, роме то о, модель
должна давать возможность полчать новю информацию о сис-
теме или объете.
281
Третья проблема: определение « раниц возможно о» в де-
ятельности человеа и возможностей технии для оптимально о
распределения фнций межд ними.
Пределы фнционирования сложных систем определяют-
ся словиями и воздействиями, приводящими срыв деятель-
ности.
В этом смысле срыв операторсой деятельности является од-
ной из лобальных проблем, стоящих перед проетировщиами
сложных ЭСУ. Цель проетирования прежде все о состоит в том,
чтобы избежать, ислючить возможность аварий (преращения
деятельности) современных систем, оторые неотвратимы при
срыве деятельности человеа-оператора.
Степень со ласованности харатеристи техничесих средств
с психофизичесими харатеристиами человеа-оператора оп-
ределяет эффетивность деятельности. Срыв деятельности хара-
теризется нлевой и даже отрицательной эффетивностью. Он
может настпить, например, при повышении темпа постпления
информации.
Выделяют следющие аспеты срыва операторсой деятель-
ности, исследование оторых необходимо при проетировании:
— определение ритичесих значений потоа информации в
зависимости от способов деятельности;
— оцена влияния автоматизации процессов правления на
стойчивость операторсой деятельности;
— выявление «слабых» звеньев в стртре деятельности в
целях проетирования наилчших способов деятельности;
— определение стадий (фаз) срывов деятельности с выявле-
нием необходимых перестрое, переходов от одно о спо-
соба деятельности др ом при обнаржении возможнос-
ти срыва деятельности;
— определение допстимых раниц изменений фнцио-
нально о состояния оператора;
— определение раниц межд областями стойчивой деятель-
ности и срывов деятельности, т. е. определение тех требо-
ваний, оторые проетировщии систем мо т предъявить
челове-оператор в соответствии с фнциональными
возможностями операторов онретных систем.
Четвертая проблема: формализация основных схем поведе-
ния (их еще называют ал оритмами или последовательностями
деятельности) человеа в зависимости от сложившейся ситации
и предложение оператор (лиц, принимающем решение) лч-
шей (по аом-то ритерию) из них.