Модуль 2. Общий метод аналитического конструирования нелинейных агрегированных регуляторов
Развитие высокоэффективной прикладной теории системного синтеза является одной из фундаментальных и актуальных проблем современной науки и техники, в том числе науки управления. Между тем, несмотря на большой мировой контингент ученых и огромное число публикаций, практический прогресс в решении проблемы синтеза сводится главным образом к компьютеризации на основе уже известных классических принципов, т. е. распространение их в большей мере вширь, чем вглубь. Прикладная наука об управлении не получила необходимого развития, она отстает от потребностей практики. И это, прежде всего, связано с тем обстоятельством, что в существующей теории управления математический формализм подавляет физическое содержание задачи управления. Такой вывод можно сделать анализируя тематику и содержание публикаций по теории управления последних десятилетий, которые зачастую представляют собой абстрактные математические упражнения, мало связанные с задачами управления реальными объектами и системами.
Последние достижения нелинейной науки и, в частности, синергетики, позволяют надеяться, что прикладная теория управления, как и другие науки, способна пойти путем естественности с целью перехода на новые концептуальные основы. В свойстве самоуправляемости и целевом способе самоорганизации диссипативных нелинейных систем проявляется новый взгляд на проблему управления, видна тенденция перехода от классических методов кибернетики к современным методам синергетики.
Современные сложные системы разнообразной природы представляют собой комплекс различных подсистем, выполняющих определенные технологические функции и связанных между собой процессами интенсивного динамического взаимодействия и обмена энергией, веществом и информацией. Указанные суперсистемы являются нелинейными, многомерными и многосвязными, в которых протекают сложные переходные процессы и могут возникать критические и хаотические режимы движения.
Проблемы управления подобного рода динамическими системами являются весьма актуальными, чрезвычайно сложными и практически недоступными для существующей теории и методов управления. В качестве инструмента для решения указанных проблем предлагается использовать изложенные в модуле 1 принципы и методы новой синергетической теории управления (СТУ), базирующейся на идее направленной самоорганизации и управляемой динамической декомпозиции нелинейных многомерных систем. В главе рассматривается новая синергетическая концепция в теории системного синтеза, опирающаяся на фундаментальное свойство направленной самоорганизации синтезируемых нелинейных систем.
Существующая теория управления позволила весьма успешно освоить методы централизованного внешнего силового воздействия на различные объекты, однако, на наш взгляд, наступило время пересмотра силовых подходов в задачах управления и перехода на идеи самоорганизации синергетики. Отсюда вытекает насущная потребность поиска путей целевого воздействия на процессы самоорганизации в нелинейных динамических системах. Другими словами, возникла необходимость создания способов формирования и резонансного возбуждения внутренних сил взаимодействия, которые могли бы породить в фазовом пространстве синтезируемых систем диссипативные структуры, адекватные физической (механической, энергетической и др.) сущности соответствующей системы.
В этой связи возникает фундаментальная проблема поиска общих объективных законов единства процессов самоорганизации и управления, которая сводится к максимальному учету естественных свойств объекта соответствующей природы. Эта принципиально новая проблема системного синтеза порождает крупные самостоятельные задачи в тех предметных областях, к которым принадлежит объект управления.
2.1. Направленная самоорганизация и системный синтез
2.2. Постановка задачи синтеза законов единства процессов самоорганизации и управления
2.3. Основные функциональные уравнения и сопровождающие оптимизирующие функционалы
2.4. Общая процедура аналитического конструирования нелинейных агрегированных регуляторов
2.5. Принцип иерархизации синтезируемых нелинейных систем