Некоторые аспекты оценки эффективности функционирования систем. Вторая редакция, исправленная и дополненная

Динамическая составляющая наиболее естественно учитывается как конечное ускорение или меры инерции (аналогичной массе в элементарной физике).

В статье 5 показано, что статическая составляющая и динамическая компонента инерционности могут вполне, при определенных условиях, быть представлены и в виде времени задержки, и в виде меры инерции. Поэтому в дальнейшем инерционность будет представлена двояко – время задержки или мера инерции – в зависимости от удобства исполнения задачи.

В общем случае на объект кроме инерционности воздействуют и другие факторы, приводящие к изменению скорости движения или отклонению временного (ударение на последнем слоге) графика. Влияние этих факторов на скорость движения можно определить, как величину отличия реальной средней скорости движения от запланированной средней скорости. Если планируемое время достижении цели обозначить через Т0, а совокупное отклонение от графика движения обозначить как (см. 18/1), то влияние этих факторов на скорость движения можно определить выражением (37):

выражение 37

Следует отметить, что влияние разнообразных факторов может привести как к росту средней скорости движения (соответственно к уменьшению затрат времени на достижение цели), так и к снижению средней скорости движения относительно запланированной величины (соответственно к увеличению затрат времени на достижение цели), поэтому в выражении (37) учитывается знак изменений как скорости, так и времени.

Как можно заметить из выражения (37), влияние инерционных факторов скрыто в совокупном параметре (см. 18/1),

более того, влияние факторов времени на скорость хотя и вполне однозначно, но не линейно, что уменьшает наглядность.

Но совершенно необязательно при оценке влияния инерционности (как и других факторов) на движение объекта в пространстве состояний приводить показатели к виду скорости ввиду указанной однозначности взаимосвязи.

Вполне достаточно оперировать собственно временами задержек и уменьшения задержек, тем более, что отношения будут иметь аддитивной характер.

Исходя из сказанного, можно в дальнейшем для оценки влияния различных факторов на характер движения использовать, в основном, показатели времени, прибегая к скоростным показателям для повышения наглядности и для оценки эффективности.

Тогда влияние факторов можно отобразить выражением (38):

выражение 38

Данное выражение можно трактовать следующим образом – общее отклонение от графика движения, взятое со знаком, является алгебраической суммой отклонений от графика движения, вносимых различными факторами, с учетом инерционных факторов (выделенных в отдельное слагаемое ввиду того, что именно инерционность является предметом данного параграфа), также взятых со знаком.

Необходимо также отметить такой интересный нюанс, как то, что величину отклонения скорости от запланированной величины (или значения времени от запланированного графика движения) можно трактовать как ошибку функционирования, что позволит, при необходимости, оценивать влияние инерционности с помощью выражений, разработанных для оценки ошибок функционирования.

Для разработки аналитических выражений оценки влияния инерционности на движение объекта необходимо рассмотреть общий алгоритм движения объекта (объект, для полноты представления, снабжен когнитивной системой управления).

Кроме того, сделано то допущение, что инерционность является имманентным свойством объекта, определяемым его текущим состоянием, фиксируемым на момент оценки инерционности. Это означает, что оценка инерционности будет производится в условиях отсутствия непосредственных взаимодействий с окружающим миром, которые накладывают отпечаток на характер движения, но могут быть представлены как суперпозиция с устремлениями самого субъекта. Если же внешний мир оказывает воздействие на систему управления и значения параметров таким образом, что это сказывается на инерционности объекта, то это противоречие, могущее иметь место, снимается тем, что инерционность, как указано выше, определяется именно текущим состоянием объекта.

Кроме того, статическая инерционность представлена в виде времен задержки, а динамическая составляющая – в виде ускорения, определяемого в соответствии с выражением (13) и статьей 5.

В общем случае в процессе движения объекта существенны следующие аспекты:

A) система управления получает информацию о текущем состоянии субъекта, производит анализ информации, формирует описание ситуации во внутренних терминах, если описание подпадает под стереотип (или подобно существующему стереотипу), то система управления формирует команду управления самостоятельно, без привлечения когнитивной системы, одновременно отправляя в когнитивную систему описание ситуации и сформированной команды управления;

B) если ситуация не стандартна (отсутствует тождественный или подобный стереотип, или подобие невелико), то система управления передает описание когнитивной системе, которая формирует новый стереотип (который содержит в себе описание алгоритма реагирования на ситуацию) и передает его системе управления, которая формирует необходимые команды управления;

C) может вмешаться тот или иной биологический механизм, имеющий свою систему анализа ситуации, взять под контроль когнитивную систему и/или систему управления и способствовать выработке последней команд управления (не отменяя, впрочем, и выработки команд управления самостоятельно);

D) выработанные команды управления при необходимости проходят этап декомпозиции по функциям органов управления и доводятся до исполнительных органов. На указанные процедуры требуется некоторое время, определяющее когнитивную составляющую задержки начала фактического движения (см. 19/1);

E) исполнительные органы принимают команды управления и, при общем подходе, после некоторой задержки (см. 20/1), необходимой для трансформации управляющих воздействий в движение (составляющая задержки исполнения), начинают движение в пространстве состояний, при этом в движении должно начать участвовать определенное количество подсистем и элементов с тем, чтобы их совместное движение преодолело порог минимально необходимого воздействия, что собственно и определит начало движения объекта. Образующаяся при этом задержка по преодолению порога составляет величину (см. 21/1), при этом следует отметить, что задержка по преодолению порога в чистом виде является пассивной инерцией параметров;.

При этом совокупная величина указанных задержек (39) образует величину задержки перехода к движению объекта на старте, при этом задержка начала движения аналогична инерции покоя простейших объектов. Данную задержку в дальнейшем можно именовать статической задержкой старта.

Следует отметить, что частные задержки в каждой отдельно взятой ситуации вполне могут иметь значения, не совпадающие со значениями этих же задержек в других ситуациях;

выражение 39

F) после начала движения происходит разгон объекта (субъекта) до расчетного значения скорости движения V

. Исходя из того, что вся дистанция подразделяется на этапы, а прохождение каждого этапа может осуществляться индивидуально (индивидуальность означает, что на каждый этап отводится лимит времени T

, отвечающий условию (39.1)

выражение 39.1

где Т

 – общее время, отведенное на операцию, а L – длина трассы, L

 – длина данного этапа), может возникнуть необходимость рассмотрения каждого этапа в отдельности. Но, в дальнейшем, в зависимости от удобства рассмотрения и ввиду не принципиальности отличия всей трассы от одного этапа, не будет проводиться различия между движением объекта по очередному этапу или по всей трассе вцелом (в настоящий момент имеется ввиду расчетная скорость для данного этапа V

), а рассматриваемый участок будет обозначаться как L

, а время операции для этой дистанции L

будет обозначаться как T

’.

Разгон до расчетной скорости осуществляется с некоторым ускорением a

(t), которое может изменяться во времени. Разгон до расчетной скорости (для данного этапа) происходит за некоторое время разгона (см. 22/1), что можно отобразить следующим выражением (40):

выражение 40

Зависимость ускорения от времени делает вычисления несколько неудобными с инженерной точки зрения, но если протяженности этапов выбрать предельно малыми, то и время, затрачиваемое на их прохождение, будет стремиться к нулю, что позволит принять все ускорения, имеющие место при разгонах и торможениях, постоянными величинами.

Это позволяет привести выражение (40) к хорошо многим известному с детства виду (41):

выражение 41

Если бы система могла принять расчетное значение скорости скачкообразно, то за время разгона она прошла бы расстояние, определяемое выражением (42):

выражение 42

За это же время разгоняющаяся система пройдет меньшее расстояние, так как за весь период разгона скорость будет меньше расчетной. Пройденное расстояние определяется выражением (43):

выражение 43

Различие в этих расстояниях определяют задержку (см. 23/1), именуемую в дальнейшем динамической задержкой разгона и необходимую для разгона (а не время разгона (см. 22/1) является задержкой). Время задержки при разгоне определяется выражением (44):

выражение 44

Необходимо отметить, что разницу между расчетным расстоянием и реально пройденным при разгоне следует, для получения времени задержки при разгоне, делить именно на значение V