Гомеостатика - Страница 7

Ys даже при действии на управляемый

объект относительно больших возмущений, которые проникают помимо входно-

го канала.

Односторонний паралич возникает при размыкании связи, идущей от Р1

или Р2 на объект регулирования, в этом случае соответственно либо u1

стремится к нулю, либо u2 стремится к нулю. Таким образом происходит

своего рода "гашение гомеостата", т.е. резкое снижение регулирующих

свойств.

В большинстве случаев односторонний паралич является компенсируемым,

и гомеостат продолжает выполнять свои функции.

Полный шок гомеостата возникает при разрыве основной обратной связи

y3. Это ведет к тому, что Ys стремится к U1max или к U2max, а в этом

случае гомеостат перестает выполнять функции управления (как выражаются

электрики - "зашкаливает" в одну или в другую сторону). В отличие от

полного односторонний шок, как правило, является компенсируемым и имити-

руется на модели разрывом u1 или u2 связей соответственно, тогда u1

стремится к U1max или u2 стремится к U2max.

Случай создания одностороннего (размыкание обратной связи к Р1) шока

представлен на рис. 3. Такой шок является компенсируемым, поскольку ре-

жим Ys=Xs быстро восстанавливается, однако гомеостат становится ущербным

- уменьшается его живучесть (предельное возмущение снижается до 20 еди-

ниц). В статике этот гомеостат работает достаточно устойчиво, и только

фактически при предельном входном сигнале (Xs = -50), имеющем противопо-

ложную направленность к регулятору, находящемуся в шоковом состоянии ( в

данном случае это Р1), гомеостаз начинает нарушаться из-за возникновения

небольших автоколебаний.

Разрыв основной обратной связи y3 вызывает полный шок гомеостаза с

катастрофическими последствиями для живучести системы.

Рис. 3. Переходные процессы: при t=10 сек развивается односторонний

шок Р1, при t=20 сек дополнительно создается скачкообразное возмущение,

при котором еще сохраняется гомеостаз.

Защитой от полного шока может служить создание запоминающего уст-

ройства ("устройство памяти прошлого") как системы запоминания y3, пред-

шествовавшего разрыву обратной связи. В этом случае гомеостат распадает-

ся как бы на две независимые части, регулируемые по разомкнутому принци-

пу со стороны входа. В какой-то степени такой гомеостат еще может ком-

пенсировать возмущения, если они действуют на систему в пределах, охва-

тываемых локальными обратными связями. Конечно, такая структура управле-

ния является патологической и длительное ее существование недопустимо,

но все же лучше, чем лавинообразное развитие полного шока, ведущего к

потере живучести.

Эффект "наркомана" как одна из форм патологического привыкания. Этот

эффект возникает при длительном повторении большого возмущающего воз-

действия. Адаптационный механизм гомеостата в результате привыкания де-

формирует соотношения между правым и левым каналами гомеостата (R2) так,

чтобы наилучшим образом противостоять ожидаемому возмущению. В итоге

вместо нормального баланса для симметричного гомеостата устанавливается

новое состояние равновесия, к которому стремится вернутся система после

снятия возмущающего воздействия (см. рис. 4.). Кроме того, гомеостат че-

рез какие-то опосредованные связи может посылать стимулирующие сигналы,

которые будут воздействовать в случае живого организма, на эмоциональную

и поведенческую сферу с тем, чтобы возмущение повторилось. Исследования

показали, что гомеостат, находящийся в состоянии наркомана, имеет в нес-

колько раз более низкий показатель живучести, т.е. становится неспособ-

ным противостоять большим возмущениям.

Рис. 4. Временная диаграмма привыкания к большому возмущению гомеос-

тата. "Эффект наркомана".

Эффект "заикания" как вид функциональной патологии. Этот эффект свя-

зан с временными нарушениями работы гомеостата из-за неадекватных воз-

действий со стороны регулятора-руководителя Р3. Возможны три основные

причины такого функционирования Р3:

- кратковременный разрыв обратной связи у Р3 или кратковременное из-

менение знака этой связи (с отрицательной на положительную), вызывающей

возбуждение, т.е. броски управляющего сигнала к регуляторам-исполните-

лям, в результате выход u1 и u2 на максимальные значения;

- перевозбуждение Р3 - кратковременное увеличение его коэффициента

усиления, влекущее неадекватность реакции Р3;

- задержка возвратом u1 или u2 из области насыщения, которая проявля-

ется в том случае, если текущему состоянию предшествовал режим работы на

потолке мощности одного или другого регулятора-исполнителя, в результате

чего возникает своего рода динамический гистерезис. Возможны комбинации

указанных причин. Во всех случаях "эффект заикания" нарушает поддержание

динамического гомеостаза и снижает живучесть системы.

Эффект "вируса" как один из видов паразитирования. Выше указывалось,

что феномен паразитирования основан на избыточном потреблении подсисте-

мой ресурсов на свое жизнеобеспечение в результате гипертрофированного

изменения "личных" целей в ущерб целям системы или окружающей среды.

Аналогом этого явления является "эффект вируса", под которым понимаются

различные патологии, вызванные вторжением вируса в гомеостатическую

структуру управления. Под вирусом понимаются различные агенты, которые,

вторгаясь в гомеостат, целенаправленно порождают в нем деградирующие

тенденции.

Рассмотрим наиболее типичные случаи:

- полный или частичный захват вирусом места регулятора-руководителя;

- полный или частичный захват вирусом места одного из регуляторов-ис-

полнителей;