Прикладные аспекты теории функциональных систем.

1. Новые перспективы в системной организации физиологических функций.

2. Теория функциональных систем открыла новые возможности при изучении особенностей формирования ФС направленных на достижение однотипных результатов у особей находящихся на различных ступенях филогенеза (для робототехники).

3. С позиции теории функциональных систем оказалось возможным изменить критерий оценки типов высшей нервной деятельности, где важную роль отводят не только процессам возбуждения и торможения, но и роли эмоций, мотивации (важно для проф. отбора).

4. Теория функциональных систем способствовала выявлению механизмов нарушения и сохранности процессов саморегуляции (важно при синтезе биотехнических систем, компенсация утраченных органов).

5. Теория функциональных систем нашла применение в педагогике, кибернетике и т. д.

Адаптивность бтс. Адаптивное управление и адаптивные системы.

Адаптация – любое приспособление живого организма к условиям существования.

Адаптация (в кибернетике) – изменение параметров структуры системы, возможно и управляющих на неё воздействий на основе текущей информации с целью достижения определенного (оптимального) состояния системы, при начальной неопределённости и изменяющихся условиях её функционирования.

Адаптивность системы – способность ФС приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды.

Если адаптация обусловлена отсутствием начальной информации о свойствах объекта управления и внешнем воздействии и после восполнения этой информации необходимое качество управления обеспечивается при неизменных структуре и параметрах устройства управления, то адаптация называется однократной. Если коррекция устройства управления(УУ) осуществляется каждый раз при изменении свойств объекта управления(ОУ) или внешнего воздействия то адаптация – многократная.

Адаптивные системы – системы, которые могут самооптимизировать своё поведение и структуру в условиях воздействия внешних и внутренних факторов различного генеза.

Использование принципов адаптивного управления позволяет: а) построить систему в соответствии с предъявляемыми требованиями к её качествам при ограниченной априорной информации о свойствах ОУ и внешнем воздействии. б) обеспечить соответствие качества управления заданным требованиям в процессе функционирования системы в условиях меняющихся свойств ОУ и внешних воздействий путём рационального приспособления системы к изменяющимся условиям.

Классификация и схема адаптивных систем.

1) Самонастраивающиеся – такие системы у которых адаптация осуществляется за счёт изменения параметров УУ. Они подразделяются на системы: а) со стабилизацией – система обеспечивает неизменный, заданный уровень качества при изменении свойств ОУ и внешних воздействий. б) с оптимизацией качества – качество, характеризующее процесс управления должно достигать экспериментального, то есть максимального и минимального значения при всех возможных условиях работы системы. Соответствие качества управления предъявляемым требованиям в самонастраивающихся системах достигается за счёт изменения параметров УУ. Эти изменения осуществляются на основании: – поиска таких значений параметров, при которых качество управления соответствует требующемуся значению; – на основе аналитического расчёта нужных значений параметров. В первом случае используют специальные пробные воздействия, которые задают отклонение параметров УУ и измеряют соответствующее изменение показателя качества. Во втором случае значения параметров устанавливают на основе анализа условий, при которых будут удовлетворены ограничения на качество управления (качество адаптации). Таким образом, класс (1) поисковый а (2) аналитический. Комбинированные системы используют два способа адаптации, есть самонастраивающиеся системы с настройкой по внешнему воздействию и характеристикам ОУ.

2) Самоорганизующиеся – системы, в которых адаптация достигается за счёт изменения структуры УУ.

3) Самоалгоритмизующиеся – системы, в которых адаптация достигается путём изменения алгоритма управления.

Рис.4. Обобщённая схема адаптивной системы.

При проектировании адаптивных систем выделяют четыре этапа:

1. методами теории автоматизированного управления находят структуру управляющего устройства в предположении, что необходимые для этого характеристики объекта и внешних воздействий известны (идеальные УУ).

2. В зависимости от подхода положенного в основу построения адаптивных систем определяют структуру адаптивной системы.

3. Разрабатывают алгоритм адаптации, то есть устанавливают такое правило изменения параметров структуры УУ, при котором система приобретает свойства адаптивности.

4. Проводят обоснование работоспособности системы, которое должно подтвердить, что заложенные в основу адаптивной системы принципы приводят к нужному результату.

При определении структуры адаптивной системы используют подходы: а) прямой (безидентификационный) б) идентификационный.

При (а) в составе идеального УУ предусматривается группа контролируемых параметров, которые должны обеспечить способность адаптироваться к изменению свойств ОУ и внешних воздействий, а также устанавливается зависимость показателя качества управления от варьируемых параметров УУ. Таким образом, при (а) настраиваемые параметры как бы отслеживают эволюцию характеристик ОУ и внешних воздействий и сами меняются так, что при изменении этих характеристик снова устанавливается соответствие между значениями показателя качества и требованиями к нему. При (б) предполагается, что характеристики ОУ и внешние воздействия известны с точностью для группы параметров, которые в процессе работы системы могут меняться. В соответствии с общим положением теории автоматизированного управления устанавливают зависимость варьируемых параметров УУ от параметров ОУ и внешних воздействий, которые в последующем каким-либо образом оценивают (идентифицируют). Для проведения этого этапа идентификации вводится специальный критерий, который может совпадать, а может и отличаться от критерия характеризующего качество управления в соответствии с целью. Реализация (б) обычно приводит к адаптивным системам с настраиваемой моделью. А реализация (а) приводит к адаптивным системам с эталонной моделью. (б) называют самоорганизующимися с параметрической адаптацией, а (а) самоорганизующимися с функциональной настройкой.