Селектирующие связи

Запаздывающие связи

Ограничивающие связи

,

где - время запаздывания.

В этом случае передаются лишь отдельные компо­нен­ты y, и др.

Важнейшим видом связей являются обратные связи. Открытие прин­ципа обратной связи произвело поистине революционное воздейст­вие на дальнейшее развитие техники. Процессы управления, адаптации и самоорганизации самым непосредственным образом связаны с приме­не­нием обратных связей, без них не­мыслимо существование живых систем.

Обратная связь является динамическим фактором. Обратные связи де­лят на положительные и отрицательные.

Положительная обратная связь усиливает исходный процесс, отри­цатель­ная - ослабляет.

В технике положительная обратная связь широко используется для уве­ли­че­ния чувствительности приборов, поддержания какого-либо про­цес­са на за­дан­ном уровне, создания устойчивых колебательных про­цес­сов. В физиологичес­ких и социальных процессах положительная об­рат­ная связь является одним из ве­дущих процессов.

Например, человек раздражен, он осознает свою раздраженность, стра­дает от этого и раздражается еще больше. Процесс раздражения на­рас­тает, само­конт­роль ослабевает, в результате чего возникают пред­по­сыл­ки для усиления раздражения. В конце концов, человек "выходит из себя", наступает разрядка.

Если положительная обратная связь достаточно сильна, процесс на­рас­тает до тех пор, пока не будет ограничен внутренними или внеш­ни­ми факторами. Если бы не было ограни­чений, то процесс нарастал бы до бес­конечности. Огра­ни­чения возникают из-за насыщения, когда исто­ща­ют­ся средства или силы (ис­поль­зуется весь ресурс, заполнится весь объем,кардинально изменится вне­шняя среда и т.п.), или вступят в дей­ст­вие новые силы и процессы, вызванные нарас­та­нием первоначального про­цесса.

Типичный пример самопроизвольного спонтанного возникновения по­ло­жи­тельной обратной связи - характерная для окопной войны ночная пе­ре­ст­рел­ка во время затишья. Стоит кому-то случайно выстрелить, как в ответ сле­дует нес­коль­ко выстрелов. Перестрелка усиливается, а затем быстро затухает. Все по­ни­мают, что особого смысла в ней нет, взаимный ущерб незначительный, с обе­их сторон бесполезно расходуются бое­при­па­сы, но остановить возникаю­щий про­цесс нелегко. Другой пример - па­ни­ка. Но положительная обратная связь мо­жет быть и полезной: рост пат­риотизма, энтузиазма, чувства товари­щест­ва и взаимной поддержки при совместной деятельности.

Положительная обратная связь может играть как организую­щую, так и дезорганизующую роль. Появление положительной обрат­ной свя­зи создает си­туа­цию, при которой часть процессов будет стимули­ро­вать­ся. В ре­зуль­тате мо­жет возникнуть положительная организация. Но воз­­ник­но­вение по­ло­жи­тель­ной об­ратной связи в хорошо органи­зо­ван­ных системах чаще при­водит к от­ри­ца­тель­ным результатам, т.е. к развалу сис­темы. Начиная от таких невинных и малозначительных событий, как возникновение моды в обществе, и кончая раз­ви­тием неконтролируемых экстремистских социальных тенденций, везде в той или иной мере про­яв­ля­ется положительная обратная связь.

Рассмотрим пример расчета положительной обратной связи.

В общем случае

, где R и L - операторы.

В частности, пусть

Тогда

Если , то решения нет. Это соответствует неограни­чен­но­му на­растанию процесса.

Если ,то ,причем т.к. , то про­изо­шло усиление.

Математическим вопросам теории систем с обратной связью по­свя­ще­но большое количество исследований. Но для сложных систем этот во­п­рос нельзя считать ясным и решенным.

Если положительную обратную связь можно назвать стиму­ли­рую­щей, то отрицательная обратная связь является регули­рую­щей.

Отрицательная обратная связь тормозит нарастание основного про­цес­са, под­держивая его в каких-то заданных пределах.

В технике отрицательная обратная связь применяется очень широ­ко, а в автоматизированных системах управления - это, вероятно, основ­ной ра­бочий фактор. Живые организмы не могли бы существовать без от­ри­ца­тельных обрат­ных связей, которые есть во всех без исключения ме­ха­низ­мах внутренней ре­гу­ля­ции физиологических и психических про­цес­сов и поведения. Не меньше роль отрицательных обратных связей и в об­щест­венных системах.

Совместное действие положительной и отрицательной обратных свя­зей ока­зы­вает сильное формирующее влияние на процессы для под­дер­жа­ния их уровня при случайных внешних воздействиях. Эффект мо­жет быть как стимули­рую­щим, так и тормозящим. Системы с такими свя­зя­ми способны быстро ликви­ди­ро­вать возникающие флуктуации, по­этому часто применяются в технике, авто­ма­тике и электронике.

Динамический эффект обратных связей таков, что при малом чис­ле они действуют стабилизирующим (организующим) образом, при большем числе они действуют в противоположном направлении, вы­зы­вая неустой­чи­вость, а при очень большом числе они действуют гомео­ста­тически, т.е. создают мно­жество устойчивых состояний, между которыми существуют значительные области не­ус­тойчивости.

Таким образом, когда обратных связей много, возникает качест­вен­ный ска­чок, система приобретает принципиально новые свойства. При этом раз­дель­ное рассмотрение связей теряет смысл. Пока нет адек­ват­но­го матема­ти­чес­ко­го аппарата для описания совместного действия мно­же­ст­ва обратных связей, и мы вынуждены прибегать к обобщенному опи­са­нию результирующих процес­сов при помощи внешних харак­те­ристик.

Понятие гомеостаза лежит в основе деятельности кибер­не­ти­чес­ких, биоло­ги­ческих и общественных систем.

Дата добавления: 2015-06-04