1.1.3. Адаптация системы управления

Адаптация как процесс приспособления системы управления к специфическим свойствам объекта и окружающей среды имеет несколько иерархических уровней, соответствующих различным этапам управления сложным объектом. Начнем с нижнего уровня.

1. Параметрическая адаптация связана с коррекцией, подстройкой параметров С модели. Необходимость в такого рода адаптации возникает ввиду дрейфа характеристик управляемого объекта. Адаптация позволяет подстраивать модель на каждом шаге управления, причем исходной информацией для нее является рассогласование откликов объекта и модели, устранение которого и реализует процесс адаптации (стрелка 2 на рис. 1.1.4).

Такого рода адаптивное управление часто называют управлением с адаптивной (или адаптирующейся) моделью объекта. Преимущества его очевидны. Методы и аппарат, которые при этом используются, присущи этапу идентификации (см. выше, этап

IV. 1). Именно поэтому адаптация параметров связана стрелкой 2 с их идентификацией, т. е. с определением

параметров в режиме нормального функционирования управления объектом.

Однако процесс управления объектом часто не предоставляет достаточной информации для коррекции модели, так как управление недостаточно разнообразно, чтобы дать информацию о специфических свойствах объекта, которые необходимы для синтеза управления и которые следует отразить в модели объекта. Это обстоятельство заставляет искусственно вводить в управление дополнительное разнообразие в виде тестовых сигналов, накладывающихся на собственно управление. Организация этих сигналов и образует следующий контур адаптации, показанный пунктиром на рис. 1.1.4. При этом, строго говоря, снижается эффективность управления. Однако полученная информация позволяет адаптировать модель, что гарантирует успех управления на последующих шагах.

Адаптивное управление, в процессе которого не только достигаются цели, но и уточняется модель, называют дуальным, т. е. двойственным. Здесь путем специальной организации управления сразу достигаются две цели — управления и адаптации модели. Методически введение тестовых сигналов соответствует решению задачи планирования эксперимента. Действительно, при дуальном управлении следует таким образом воздействовать тестовыми сигналами на объект, чтобы, минимально нарушая нормальное функционирование процесса управления, получить максимальную информацию о специфике объекта в целях использования этой информации для коррекции модели. Как видно, это типичная задача планирования эксперимента (см. также положение пунктирной стрелки на рис. 1.1.4).

2. Структурная адаптация. Далеко не всегда адаптация модели путем коррекции ее параметров позволяет получить адекватную модель объекта. Неадекватность возникает при несовпадении структур модели и объекта. Если в процессе эволюции объекта его структура изменяется, то такая ситуация складывается постоянно. Указанное обстоятельство заставляет обращаться к адаптации структуры модели, что реализуется методами структурной адаптации. Например, здесь можно воспользоваться процедурой перехода от одной альтернативной модели к другой. При этом альтернативы могут различаться числом и характером входов-выходов модели, вариантами декомпозиции и структурой элементов модели.

Альтернативные модели нуждаются в идентификации параметров, что осуществляется отмеченными выше методами параметрической адаптации.

Методически структурная адаптация модели использует алгоритмы структурного синтеза. Поэтому ее реализация в алгоритме осуществляется путем, показанным на рис. 1.1.4 стрелкой 3.

3. Адаптация объекта. Если и структурная адаптация модели не позволяет повысить эффективность функционирования (на пример, какие-то цели управления не реализуются в объекте), то следует адаптировать объект управления (стрелка 4 на рис.

1.1.4). Эта адаптация связана с изменением объекта, т. е. пере смотром границы, разделяющей объект и среду. При этом еле дует учитывать, что расширение объекта приводит, как правило, к повышению его управляемости, но требует дополнительных ресурсов для реализации управления (т. е. последующего струк турного и параметрического синтеза). Разные варианты расши рения объекта квалифицируются различным образом по управ ляемости и требуемому ресурсу управления. Выбор наилучшего варианта объекта в процессе управления им и составляет основу адаптации объекта.

4. Адаптация целей управления. Наконец, если и эта мера неэффективна, следует обратиться к адаптации целей управления (стрелка 5 на рис. 1.1.4). В этом случае определяется новое множество целей достижение которых обеспечивается создан ной системой управления. Ввиду того что объект эволюционирует (вместе со средой), изменяется и множество достигаемых им целей. Важно знать, какие именно цели могут быть поставлены перед системой управления. Такую информацию можно получить путем адаптации целей. В результате этого процесса фактически адаптируется субъект, который изменяет свои потребности так, чтобы они удовлетворялись путем реализации нового множества целей, достигаемых системой управления в данный период времени. Поэтому адаптацию целей следует считать адаптацией потребностей субъекта, пользующегося услугами созданной си стемы управления и поставленного перед необходимостью такой адаптации.

Как видно, все указанные выше четыре уровня адаптации системы управления решают одну и ту же задачу — обеспечение достижения системой поставленных целей.

Каждый последующий уровень адаптации имеет постоянную времени на несколько порядков выше, чем предыдущий, т. е. работает значительно медленнее. Это обстоятельство следует учитывать при создании системы адаптации: верхние уровни адаптации должны включаться лишь в том случае, если нижние не могут эффективно отследить изменения, произошедшие в объекте.

В заключение отметим, что перечисленные уровни адаптации используют алгоритмы, которые будут рассмотрены ниже, если, разумеется, эти уровни формализуемы. Неформализуемые уровни адаптации реализуются человеком, который при этом может применять приемы и подходы, близкие к рассматриваемым.