Меню сайта

Последние новости

Причина отравления вод океана.

Американские ученые из штата Мичиган полагают, что в качестве главной причины отравления вод Мирового океана ртутью являются бактерии.

Секрет выживания лягушек.

Американским ученым удалось выяснить, как лягушкам удается продолжать жить даже после глубокой заморозки.

Секрет долголетия ночницы.

Биологи уже давно считают, что продолжительность жизни животного определяется очень просто: чем оно больше, тем дольше живет.




Самоорганизация в синергетике. Синергетическая теория управления (СТУ)
Материалы по биологии и химии / Самоорганизация в синергетике / Самоорганизация в синергетике. Синергетическая теория управления (СТУ)
Страница 2

Таким образом, процесс самоорганизации (образования «диссипативных структур») в сложной (состоящей из большого числа разнородных элементов взаимодействующих между собой по нелинейным законам), открытой для потоков энергии вовне и внутрь, вещества и информации, сильно неравновесной системе может происходить только из предшествующего состояния «динамического хаоса», благодаря «конкурентной борьбе» слабых и даже сверхслабых флуктуаций внутри системы. В результате этой конкуренции происходит разрастание той из них, которая по своим характеристикам состояния системы более оптимальна фрактальным свойствам того «странного аттрактора», к которому стремится система после точки бифуркации. В этом заключается роль «случайности» в определении траектории развития системы в «режиме с обострением», после точки бифуркации, а также принципиальная детерминистическая непредсказуемость траектории эволюции системы после прохождения ею точки бифуркации, точнее предсказуемость с точностью только до «аттрактора».

Основные особенности СТУ применительно к задаче системного синтеза состоят, во-первых, в кардинальном изменении целей поведения синтезируемых систем; во-вторых, в непосредственном учете в процедурах синтеза естественных свойств нелинейных объектов; и, в-третьих, в формировании нового механизма генерации обратных связей, т.е. законов управления. Конкретно суть этих нововведений состоит в следующем:

целью функционирования систем является достижение целевых аттракторов - асимптотических пределов в их пространстве состояний, отражающих желаемые технологические режимы систем;

целевые аттракторы и инвариантные многообразия отражают физическую сущность естественных процессов, протекающих в соответствующем объекте. Эти многообразия формируются на основе желаемых технологических инвариантов;

введение в процедуру синтеза инвариантных многообразий позволяет построить регулярный механизм аналитической генерации естественной совокупности отрицательных и положительных нелинейных обратных связей, которые формируют процессы направленной самоорганизации в синтезируемых системах.

При синергетическом подходе к синтезу систем целью функционирования замкнутой нелинейной системы, в отличие от классической теории регулирования и теории оптимального управления, является не только выполнение требований, выдвинутых к характеру переходного процесса, а, в первую очередь, обеспечение желаемого асимптотического поведения системы на аттракторе. Это связано с тем обстоятельством, что поведение любой нелинейной диссипативной системы может быть разделено на этап переходного движения, когда ее траектории устремляются к аттрактору, и этап асимптотического движения на желаемом аттракторе - цели системы. Такой подход позволяет принципиально разрешить проблему аналитического синтеза объективных законов управления нелинейными многомерными и многосвязными объектами. Это - законы обратных связей, синтезируемых на основе наиболее полных нелинейных моделей динамических объектов с непосредственным учетом их естественных закономерностей, физических (химических и др.) критериев и ограничений.

Таким образом, в СТУ целью синтезируемой системы является достижение соответствующего желаемого аттрактора, т.е. асимптотически устойчивого конечного состояния. Размерность аттрактора - цели исходной системы - обычно существенно меньше размерности ее фазового пространства. Отсюда вытекает идеология процессов обработки информации и управления в сложных нелинейных динамических системах: для этого необходимо, чтоб указанные процессы включали, по меньшей мере, две фазы: во-первых, фазу расширения и, во-вторых, фазу сжатия пространства состояний. Эти фазы реализуются с помощью соответствующей совокупности нелинейных положительных и отрицательных обратных связей. При этом в фазе расширения в системе формируется подмножество различных альтернатив поведения для ее взаимодействия с внешней средой или другими системами. В фазе сжатия система сжимает область притяжения аттракторов, ранее построенных, в один из желаемых аттракторов - цель системы. Согласно базовым положениям СТУ, стратегия управления направленными процессами самоорганизации в синтезируемых системах состоит в формировании и поддержании внешне- и внутрисистемных инвариантов, определяющих структуру соответствующих аттракторов - целей системы. В зависимости от поставленных целей вводимые инварианты и аттракторы могут быть постоянными или динамическими, что соответственно означает стабилизацию состояния системы или же переход ее в новое динамическое состояние. В первом случае системные инварианты реализуют «стабилизирующий», а во втором - «динамический» отборы. Другими словами, целенаправленное формирование инвариантов и аттракторов позволяет осуществить способ направленной самоорганизации систем. В этой связи СТУ, базирующаяся на идее направленной самоорганизации, позволяет по-новому поставить и затем эффективно решить многие трудные проблемы управления, которые либо не поддавались разрешению известными методами существующей теории управления, либо и вовсе не ставились в силу их особой сложности. Синергетический подход позволил принципиально расширить саму постановку проблемы управления и качественно изменить ее содержание как в отношении включения естественных свойств управляемых процессов в контекст задачи управления, так и в отношении охвата макрообластей фазового пространства конструируемых систем. Этот подход представляет собой развитие качественной и количественной теории динамических систем с сильно выраженным отражением физической (химической, биологической и др.) сущности управляемых процессов и поиском аналогов и законов поведения среди природных систем.

Страницы: 1 2 3 4 5

Смотрите также

Можжевельник обыкновенный
Введение Актуальность темы. По своему значению в биосфере и роли в хозяйственной деятельности человека хвойные занимают второе место после покрытосеменных, далеко превосходя все остал ...

Летучие мыши
...

Классификация насекомых. Первичнобескрылые
ВВЕДЕНИЕ Насеко́мые (лат. Insecta) - класс шестиногих членистоногих (Arthropoda) животных, группа, обладающая наибольшим разнообразием среди всех остальных животных на Земле. Изв ...