Мёртвая вода. Часть 1

Понятие “балансировочный режим” несколько сродни понятию “равновесие”, но шире его, поскольку обыденное сознание воспринимает “равновесие” как неподвижную неизменность во времени. В балансировочном же режиме во времени неизменен процесс колебаний системы относительно точки “равновесия”: система проходит через неё, но не может пребывать в ней, хотя бы потому, что отклонения от неё — ниже порога чувствительности средств измерения или управление негибко, и обладает конечным быстродействием, и не может вовремя остановиться. Последнее поясним.

Понятие об отрицательных обратных связях отражает факт построения системы управления объектом таким образом, что обнаружение системой управления отклонений объекта от идеального режима, предписанного вектором целей, вызывает появление управляющего воздействия, направленного в сторону возвращения объекта к идеальному режиму. Если идеальный режим — неизменность во времени вектора целей, в который собраны контрольные параметры, то по причине конечного быстродействия системы управления воздействие её, компенсирующее отклонение, с какого-то момента времени само становится возмущающим и объект проходит точку идеала. Так система управления сама раскачивает объект относительного идеального режима вектора целей. Лучше всего это видно в устойчивых балансировочных режимах. В неустойчивых балансировочных режимах амплитуда колебаний либо выше допустимой, либо нарастает от колебаний к колебанию даже при отрицательных обратных связях. При положительных обратных связях управление помогает возмущению с момента его возникновения увести объект от положения идеального равновесия в сторону возмущения. Сам принцип отрицательных обратных связей по контрольным параметрам в теории и практике управления важен, но он — частность.

В векторе целей режима маневра изменяется хотя бы один из параметров. В реальном процессе устойчивого маневра вектор состояния в подпространствеконтрольных параметров отслеживает с некоторой ошибкой управления изменение вектора целей (содержащего только контрольные параметры). На свободные параметры, как и в случае балансировочного режима, ограничения не накладываются. Режим маневрирования, в котором производные по времени контрольных изменяющихся параметров постоянны (в пределах допустимой ошибки управления), называется установившимся маневром. Установившийся маневр сам является балансировочным режимом, из вектора целей которого исключены изменяющиеся в процессе маневра контрольные параметры.

Если идти от реально протекающего процесса управления и строить по предположению вектор целей субъекта, реально управляющего процессом (это называется “идентификация” вектора целей), то один и тот же режим можно интерпретировать в качестве балансировочного режима или устойчивого колебательного маневра, отнеся к вектору целей только параметры, колеблющиеся относительно средних значений и в зависимости от ограничений на ошибки управления; и в качестве режима маневра, отнеся к вектору целей хотя бы один из произвольно меняющихся параметров.

Точно также один и тот же режим можно воспринимать как устойчивый, исходя из одних ограничений на вектор ошибки; и как неустойчивый, исходя из более строгих ограничений на вектор ошибки; в этом предложении хорошо видно проявление возможности двоякого понимания устойчивости: по ограниченности и убыванию отклонений и по предсказуемости.

Простейший пример балансировочного режима — езда на автомобиле по прямой дороге с постоянной скоростью. Все стрелочки на приборной панели, кроме расхода бензина, подрагивают около установившихся положений; но рулем все же “шевелить” надо, поскольку неровности дороги, боковой ветер, разное давление в шинах, люфты в подвесках и рулевом приводе норовят увести автомобиль в сторону.

Маневры в свою очередь разделяются на слабые и сильные. Это разделение не отражает эффективности маневра. Понятие слабого маневра связано с балансировочными режимами. Перевод системы из одного балансировочного режима в другой балансировочный режим —  это один из видов маневра. Некоторые замкнутые системы обладают таким свойством, что, если этот перевод осуществлять достаточно медленно, то вектор состояния системы в процессе маневра не будет сильно отличаться от вектора состояния в исходном и (или) конечном балансировочном режиме за исключением изменяющихся в ходе маневра контрольных параметров и некоторых свободных параметров, информационно связанных с контрольными.