PROGRAMOVO - ADAPTÍVNE RIADENIE
Vonkajšie spätné väzby v systéme existujú. Riadiaci signál je funkciou reálnych parametrov vonkajšieho prostredia a uzavretého systému. Informácia o nich postupuje kanálmi vonkajších a vnútorných spätných väzieb. Zároveň je riadiaci signál aj jednoznačnou funkciou programu (zákona - algoritmiky riadenia) v tom zmysle, že rovnakej informácii, postupujúcej kanálmi spätných väzieb, vždy zodpovedá jeden a ten istý riadiaci signál. Túto zhodu reakcií „vstup - výstup“ možno chápať aj v zmysle zhody štatistických charakteristík riadiaceho signálu informácie, postupujúcej kanálmi spätných väzieb. Reakcia systému na impulz je do istej úrovne pružná v tom zmysle, že riadiaci signál a reakcia uzavretého systému na impulzy je funkciou týchto impulzov.
Programovo adaptívna schéma môže realizovať rôzne princípy riadenia. Uvedieme dva najčastejšie sa vyskytujúce: riadenie podľa impulzu a riadenie podľa odchýlky.
V prvom prípade systém riadenia vypracováva riadiaci signál na základe merania bezprostredného rušivého pôsobenia v procese riadenia.
V druhom prípade systém riadenia vypracováva riadiaci signál na základe merania kontrolných parametrov a hodnotenia ich odchýlky od hodnôt, charakterizujúcich ideálny režim riadenia. Pri nevyhnutnosti sa môžu oba princípy skombinovať v jednom a tom istom systéme riadenia.
Predpokladajme, že projektujeme systém automatického riadenia teplotného režimu v miestnosti. Môžeme ho zostrojiť tak, že ohrievače sa budú zapínať v dôsledku systémom registrovaného poklesu teploty v miestnosti pod zadanú hodnotu. Toto bude realizácia princípu riadenia podľa odchýlky. No môžme zostrojiť systém takýchto charakteristík aj inak. Pretože teplota v miestnosti zvyčajne klesá potom, čo sa zníži priemerná teplota vonkajšieho vzduchu, ochladnú steny miestnosti a prenikne do nej chladný vonkajší vzduch, tak máme možnosť registrovať teplotu vonkajšieho vzduchu a vypočítať priemernú teplotu. Následne, nečakajúc na moment, keď steny vychladnú a začne sa znižovanie teploty v miestnosti, môžeme vydať signál na zapnutie ohrievačov vo zvolenom režime okamžite v prípade zníženia priemernej teploty na definovanú prahovú (hraničnú) hodnotu. Okrem toho môže byť režim fungovania ohrievača funkciou rozdielu priemernej vonkajšej teploty a priebežnej hodnoty teploty v miestnosti. V poslednom variante sa v programovo-adaptívnej schéme riadenia budú spájať oba princípy riadenia - podľa impulzu i podľa odchýlky.
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: