Управление по программе и самоорганизующиеся системы

Более близкими к целям данной работы являются системы, реализующие некую программу воздействия на окружающую среду.

Начнём с самой простейшей схемы, которая даже не имеет обратной связи.

Дт – датчик.

УУ – управляющее устройство.

ИУ – исполнительное устройство.

По такой схеме работает, например… (извините не очень эстетичный пример, зато он самый распространённый и всем известный) унитазный бачёк. Действительно, мы нажимаем кнопку…. Заглушка открывает ток воды, даёт ей полностью слиться, после чего снова закрывает сливное отверстие. Небольшая, но программа

Схему можно изобразить и так:

Однако, такой вариант изображения схемы скорей философский. Внешняя окружающая среда слишком обширна. Воздействие, которое оказывает исполнительное устройство на окружающую среду, имеет долгий путь всевозможных превращений в этой окружающей среде, прежде чем превратится в возмущение, влияющее на датчик. А может и вовсе не превратится. Вместо понятия "окружающая среда" чаще достаточно использовать более узкое понятие: "объект управления", а всю остальную окружающую среду представить в виде возмущающего воздействия на объект управления. В случае унитаза объектом управления является…. Сами знаете.

В данной схеме управляющее устройство не контролирует действия исполнительного устройства. Объекта управления – тоже. Например, если под сливную заглушку в унитазе попадёт мусор, и она не закроется, то управляющее устройство этого даже не заметит.

В более сложных системах, таких, скажем, как станки с ЧПУ или роботы, без обратных связей, которые подтверждают каждый шаг исполнения программы, уже не обойтись. Всё обвешивается множеством датчиков, которые контролируют поведение, как исполнительных устройств, так и объекта управления.

В самом простом случае, программа может быть линейной или циклической. То есть, за одной командой обязательно следует другая, единственно определённая. Как, например, в гирлянде "бегущие огни". Но, как правило, более сложные программы имеют ветвления, логические (условные) переключатели. Поведение системы в таком случае зависит от того, какая часть программы в данный момент работает.

В этом месте очень удобно вспомнить о классе систем, которые громко называются самоорганизующимися. Звучит таинственно и интригующе, хотя в реальности всё просто.

В качестве примера самоорганизующейся системы можно взять цветомузыкальную установку, которая имеет несколько разноцветных прожекторов и работает в двух режимах. В первом режиме прожектора управляются звукочастотными фильтрами (их можно расценивать, как датчики) и меняют свою яркость в зависимости от спектра звука. А во втором режиме прожектора работают, как бегущие огни, причём скорость мигания определяется ритмом. (Ритмом - как периодичностью изменения интенсивности звука.) В зависимости от стиля музыки, управляющее устройство выбирает, какой из режимов более динамичен и включает либо тот, либо другой.

В данном примере присутствуют все признаки классической самоорганизующейся системы. В зависимости от состояния контролируемого объекта, отключаются одни блоки управления (по спектру), подключаются другие (по ритму), и в результате полностью меняется поведение исполнительных устройств.

На самом деле, принципиальной разницы между системами управления по разветвленной программе и самоорганизующейся системой нет. Это то же самое. Тем более, в наше время процессоров. Без большого труда можно написать довольно сложную программу, и превратить в самоорганизующуюся систему всё, что угодно.