Понятие об управлении

Системой называется совокупность каких-либо элементов, образующих единое целое (сердечно-сосудистая система человека, организм спортсмена, система «ученик-тренер», спортивная секция, спортивный клуб, спортивное общество и т. д.). Однотипные системы (например, сердечно-сосудистые системы разных спортсменов) имеют однотипные свойства, отличающиеся, однако, по величине. Величина, характеризующая какое-либо свойство системы, называется переменной (другие названия — характеристика, параметр, показа­тель). Всякая реальная система характеризуется большим числом переменных. Но не все они одинаково важны. Переменные, которые важны с точки зрения рассматриваемой задачи, называются существенными (или информативными), а те, которые с этой точки зрения не важны, — несущественными (или не­информативными).

Состояние системы (в данный момент времени) определяется совокупностью значений ее существенных переменных.

Его удобно изображать графически в виде точки в системе коорди­нат. Например, известно, что для прыгунов в длину большое значение имеет максимальная скорость разбега и прыгучесть (способность сообщить своему телу большую скорость при отталкивании). Если отложить на графике показатели скорости разбега и результаты в прыжках с места, то получим наглядное изображение состояния спортсмена (на плоскости). Точка, отражающая на графике состояние системы, называется репрезентативной. Если бы мы изме­рили у спортсменов еще какой-либо третий показатель (например, результаты в приседании со штангой), то пришлось бы строить трехмерный (стереометрический) график, изображая некоторое прос­транство. Пространство, в котором изображаются переменные системы, называется пространством состояний этой системы. Эта терминология сохраняется и тогда, когда число переменных систем больше трех и непосредственно построить график нельзя. В этом случае также говорят, что состояние системы характеризуется положением ее репрезентативной точки в пространстве состояний.

С течением времени состояние системы меняется. Соответственно меняется и положение репрезентативной точки в пространстве состояний. Например, если спортсмен по какой-либо причине переста­нет тренироваться, то его состояние может измениться. Чтобы состояние системы изменилось желаемым образом, на нее надо оказать некоторое воздействие. Это воздействие и называется управлением.

Управляемая система состоит минимум из двух частей: управляемо­го и управляющего объектов:

Управляющий объект ó управляемый объект

В организме человека, например, управление осуществляется центральной нервной системой, а в роли управляемого объекта может выступать любой орган или система организма. Управляемый и управляющий объекты всегда соединены связями. Прямой называется связь, идущая от управляющего объекта к объекту управления, а обратной — связь, идущая от объекта управления к управляющему устройству или органу.

Например, прямые связи в теле человека — это сигналы, идущие от центральной нервной системы к периферическим органам (эфферентная импульсация), а обратные связи — сигналы, идущие от периферических рецепторов в центральную нервную систему (афферентная импульса­ция). В системе управления спортивными коллективами примером прямых связей могут быть приказы и распоряжения руководства, а примером обратных связей — сведения, поступающие к руководству о положении дел в различных подразделениях коллектива.

Успешное управление сложными системами возможно лишь при наличии обратных связей. Они позволяют определять состояние объекта управления, в частности сравнивать действительное состояние объекта с должным (запрограммированным). Различие между действи­тельными значениями существенных переменных системы и должными называется рассогласова­нием. При рассогласовании в управление вносят необходимые изме­нения. Их называют коррек­циями (от английского correction — исправление, поправка).

Сбор информации о состоянии объекта управления и сравнение его действительного состояния с долж­ным называются контролем. Обратные связи в системе управления обеспечивают контроль над управ­ляемым объектом.

То, что разные системы управле­ния могут иметь сходную структуру, позволяет создать единую теорию управления. Единство законов управления в самых различных системах было впервые подмечено Норбертом Винером (1894—1964), которого считают отцом киберне­тики, и послужило основанием для создания новой науки. Многие идеи, лежащие в основе кибернетики, были впервые высказаны советскими учеными: А. Н. Колмогоровым, П. К. Анохиным, Н. А. Бернштейном.