Ak nie je možnosť merať kontrolný parameter bezprostredne (priamo) v procese riadenia (t.j., vo vzťahu k nemu sú prerušené vonkajšie a vnútorné spätné väzby), tak v takom prípade, namiesto bezprostredne nemerateľnej hodnoty kontrolného parametra, môže byť využité jeho nepriame vyhodnotenie na princípe jeho sprievodných, integrálnych a iným spôsobom s ním informačne zviazaných parametrov, ktoré je možné zmerať priamo. Avšak v tomto prípade má programovo-adaptívne riadenie vlastnosť, v priebehu času neobmedzene kumulovať chybu rozladenia (odchýlku) s kontrolným parametrom. Príčinou neohraničeného nárastu chyby riadenia podľa kontrolného parametra je nahromadenie chýb merania a  premeny nameraných veličín v procese nepriameho hodnotenia nevyhnutnej charakteristiky.

Príkladov takýchto chýb je plno v kronike námorných katastrof, keď navigátori, nevidiac breh v priebehu mnohých týždňov, za zlého počasia nevidiac slnko a hviezdy, boli prinútení určovať polohu lode na základe výpočtov. T.j. s chybami v meraní rýchlosti pohybu, s chybami v ohodnotení vplyvu vetra a prúdov, s nepresnosťou chodu lodných chronometrov (hodín) a s chybným ukazovaním kompasov strácali presné koordináty (miesto vlastnej polohy) a hynuli na skalách, ktoré podľa ich výpočtov sa mali nachádzať mnoho míľ od nich. Rovnaký je aj mechanizmus nahromadenia (kumulácie) chýb inerciálnymi navigačnými systémami, používanými v raketovo-kozmickej technike, v ponorkách a v zbraňových systémoch, v ktorých sa priebežné koordináty objektu určujú na základe východzích koordinátov, merania zrýchlení a  ich dvojnásobnej integrácie[55].

Kvalita riadenia je pri použití programovej schémy nižšia v porovnaní s programovo-adaptívnou pri rovnakej algoritmike modelovania správania sa objektu, vloženej do osnovy formovania riadiaceho signálu. No aj možná kvalita riadenia pri programovo-adaptívnej schéme sa môže ukázať nižšou ako minimálne nevyhnutná úroveň vo vzniknutých podmienkach.

 Pripusťme, že v nejakom časovom momente je vektor chyby rovný nule. Avšak v nejakom časovom momente (hoci aj v tom samom) sa bude uzavretý systém podriaďovať nenulovému rušivému vplyvu. Ak by sústava uzavretého systému mala ideálny systém riadenia, tak by systém formoval riadiaci signál tak, že riadiace pôsobenie by v každom momente času presne kompenzovalo (vyvažovalo) rušivý vplyv. Dôsledkom toho, by si vektor chyby riadenia zachovával svoje nulové hodnoty neohraničene dlhú dobu.

No vo väčšine prípadov rušivý vplyv nepodlieha priamemu meraniu. A aj keď čo-to zmerať môžeme, tak existuje prah citlivosti prostriedkov merania hodnôt všetkých faktorov. Na základe informácií o nich sa formuje riadiaci signál. Informácia sa pri predávaní skresľuje do istej miery už aj v samotnom systéme. Systém riadenia potrebuje istý čas na formovanie a prenos riadiaceho signálu. Prostriedky riadenia tiež majú ohraničený reakčný čas. Samotný objekt riadenia disponuje charakteristikami zotrvačnosti a potrebuje istý nevyhnutný čas na reakciu voči rušivému vplyvu. Dôsledkom toho rušivé pôsobenie objektu je tiež schopné nabrať zotrvačnosť a je potrebné silnejšie riadiace pôsobenie na navrátenie objektu do pôvodného režimu. Ale objekt potrebuje čas aj pre reakciu na riadiacu činnosť.

Z týchto dôvodov sa riadiaca činnosť, zodpovedajúca v nejakej miere ju vyvolávajúcemu rušivému vplyvu, v programovo-adaptívnej schéme riadenia nevyhnutne oneskoruje. Aj keď je sila (výkon) prostriedkov riadenia dostatočná na to, aby plne kompenzovala rušivý vplyv, nemôže byť plne využitá dôsledkom toho, že vždy je tu prítomný fázový posun (oneskorenie) medzi rušivým vplyvom a riadiacim vplyvom ho kompenzujúcim. Z tejto príčiny sa objekt vždy nachádza pod rušivým vplyvom faktorov, reálne registrovaných (zohľadňovaných) systémom riadenia. Nehovoriac už o vplyve nezohľadňovaných faktorov: nerozpoznaných, vyhodnotených ako nepodstatných, nachádzajúcich sa pod prahom vnímania meracích zariadení atď. Úmerne tomu je uzavretý systém kmitavým systémom, pretvárajúcim (transformujúcim) rušivé vplyvy spolu s riadiacou činnosťou do vektoru chyby riadenia, ktorého zmeny v udržateľnom procese riadenia majú tiež kmitavý charakter.

Potreba zmenšovania vektora chyby riadenia nás privádza k schéme „prediktor-korektor“ = prednaznačovateľ-opravár, „prorok-opravár“. Zmysel slova „prednaznačovateľ“ je objemnejší, ako zmysel slova „prorok“. No v západnej a  v našej vedeckej tradícii je už prijatý termín „prediktor-korektor“. Nie však vo všeobecnom riadiacom zmysle, ale v ohraničenom: v technike a numerickej matematike[56]. Preto, vysvetliac si po slovensky osobitosti nášho chápania „prednaznačovateľ–opravár“, a nie „prorok-opravár“, zachováme už na Západe vžitý termín „prediktor-korektor“, ale rozšíriac oblasť jeho použitia, zavedením do kontextu dostatočne všeobecnej teórie riadenia

RIADENIE PODĽA SCHÉMY PREDIKTOR - KOREKTOR

Je zostrojené na osnove prognózovania správania sa uzavretého systému v samotnom procese riadenia, vychádzajúc z informácie o aktuálnom a  predchádzajúcich stavoch uzavretého systému a vplyve vonkajšieho prostredia naň.

V tom je principiálna odlišnosť schémy riadenia prediktor-korektor od programovej a programovo-adaptívnej schémy riadenia, v ktorých je riešenie úlohy prognostiky úplne vytesnené za hranice fungovania schémy v procese riadenia.

Štruktúrno-algoritmický systém riadenia, realizujúci schému prediktor-korektor, si možno hypoteticky (podmienečne) predstaviť ako spojenie - kombináciu:

1.      prediktora, vypĺňajúceho funkciu prognózy a vypracovania pravidiel riadenia (programu riadenia) - tomu zodpovedá 1. až 4. etapa plnej funkcie riadenia,

2.      a programovo-adaptívneho modulu, ktorý riadi objekt na osnove pravidiel riadenia vypracovaných prediktorom, adaptujúc ich na konkrétne okolnosti, v ktorých plynie proces riadenia - tomu zodpovedajú 5. až 7. etapa plnej funkcie riadenia.

Pritom sa prognostická informácia vo forme pravidiel riadenia dáva (aplikuje) do vstupu programovo-adaptívneho modulu systému riadenia.

Dôsledkom toho, systém riadenia reaguje nielen na už uskutočnené odchýlky uzavretého systému od ideálneho režimu, no i na tie, ktoré iba majú tendenciu sa udiať (v prípade, že je prognózovanie dostatočne presné). Ak programovo-adaptívne riadenie uzamyká (zah

ŕ

ňa v sebe) priame a spätné väzby cez zrealizovanú minulosť, tak sa v schéme prediktor-korektor nejaká časť priamych a  spätných väzieb uzamyká cez prognózovanú budúcnosť. Informácia o uskutočnenej minulosti a o budúcnosti sa v schéme prediktor–korektor, okrem prognózovania a vypracovania riadiaceho signálu, tiež využíva ako osnova na minimalizáciu (periodického nulovania) v  procese riadenia vznikajúceho vektora chyby, podmieneného priebežnou kumuláciou (hromadením) prognostických chýb.

Pri porovnaní programovo-adaptívnej schémy a  schémy prediktor-korektor na základe vektora stavu, využívaného programovo-adaptívnou schémou, budú jednému a tomu istému vektoru stavu, v schéme prediktor–korektor zodpovedať rôzne riadiace signály. Dôvodom je, že v osnove prognózy prediktora-korektora stojí vektor stavu väčšieho rozmeru, ako v programovo-adaptívnej schéme. Na základe informácie, vychádzajúcej nad rámec identickej časti vektorov stavu, používaných v oboch schémach, bude prediktor-korektor získavať rôzne prognózy. To bude následne vyjadrené v rozličnosti riadiacich signálov, vypracovávaných v programovo-adaptívnych moduloch oboch schém riadenia. T.j., prediktor- korektor je „rozumnejší“ a  zabezpečuje pružnejšie, nešablónovité riadenie v porovnaní s predchádzajúcimi schémami.


Перейти на страницу:
Изменить размер шрифта: