6. 5. Вектора целей, состояния, ошибки управления,

6.5. Вектар: мэтаў, стану, памылкі кіравання, іх суадносіны.

Для усвядомленай пастаноўкі і вырашэння кожнай з названых
раней ці абедзвюх задач тэорыі кіравання сумесна (калі адна спадарожнічае іншы або яны нейкім чынам ўзаемна пронікают адзін да аднаго) неабходныя тры набору інфармацыі: вектар мэтаў, вектар стану, вектар памылкі кіравання.
Вектор* мэтаў кіравання (а роўна-самакіравання, дзе не
агаворана адрозненне), які ўяўляе сабой апісанне ідэальнага
рэжыму функцыянавання (паводзінаў) аб'екта (працэсу).

* У найбольш агульным выпадку пад тэрмінам "вектар" маецца на ўвазе
— не адрэзак са стрэлачка, якая паказвае кірунак, а упарадкаваны пералік (г. зн. з нумарамі) разнокачественной інфармацыі. Сапраўды ж кожная якасці павінна быць вызначана хоць у якім-небудзь
сэнсе мера якасці. Дзякуючы гэтаму складанне і адніманне вектараў
валодаюць некаторым сэнсам, вызначаным пры пабудове вектарнай прасторы параметраў. Менавіта таму вектар мэтаў - не дарожны паказальнік "туды", хоць сэнс такога дарожнага паказальніка і блізкі да
паняццю "вектар мэтаў кіравання". Акрамя таго кампанентамі вектара
мэтаў могуць быць не канстанты, а функцыі аднаго або больш аргументаў.

Вектар мэтаў кіравання будуецца па суб'ектыўным самавольствам як іерархічна спарадкаванае мноства прыватных мэтаў кіравання, якія павінны быць ажыццёўлены ў выпадку ідзеального (беспамылковага) кіравання. Парадак прытрымлівання частных мэтаў у ім - зваротны парадку паслядоўнага не жаданай адмовы ад кожнай з іх у выпадку немагчымасці ажiцяўлення поўнай сукупнасці мэтаў. Адпаведна на першiм прыярытэце вектара мэтаў стаіць самая важная мэта, на апошнiм - самая нязначная, Адмова ад якой дапусціма першай.
Вобразна кажучы, вектар мэтаў - гэта спіс, пералік таго, чаго ЖАДАЕМ, з нумарамі, прызначанымі ў парадку, зваротным парадку вымушанага адмовы ад ажыццяўлення кожнага з гэтымiх жаданнямi ўдакладненяў. Калі некалькі мэтаў прадстаўляюцца раўназначнымі, то яны ў сукупнасці ўтвараюць інтэгральную мэту на адпаведным прыярытэце вектара мэтаў.
Дэфектыўнасць вектара мэтаў можа быць магчымай прычынай нізкай якасці кіравання (аж да поўнай страты кіраванне). Асноўныя тыпы дэфектаў вектара мэтаў прыведзены
ніжэй:
1. выпадзенне з вектара некаторых мэтаў, аб'ектыўна неабходных для кіравання працэсам;
2. выпадзеннем усяго вектара або нейкіх яго фрагментаў з аб'ектыўнай матрыцы магчымых станаў аб'екта;
3. наяўнасць у ім мэтаў, аб'ектыўна і суб'ектыўна ўзаемна выключаюць адзін аднаго з магчымасць іх схаваных паўтораў;
4. наяўнасць мэтаў, няўстойлівых ў працэсе кіравання (здольных знікаць у працэсе кіравання або губляць актуальнасць);
5. памылкі ў іерархічнай спарадкаванасці мэтаў у складзе вектар:
5.1. памылковае заданне прыярытэтаў мэтаў, у выніку чаго мэты, прыярытэты якіх для паспяховага вырашэння задачы кіравання павінны быць ніжэй, валодаюць больш высокімі прыярытэтамі, чым сапраўды значныя мэты (адзін з варыянтаў - Прывязка нізкапрыярытэтных па іх сутнасці мэтаў да высокапрыярытэтных, у выніку чаго прыярытэты нейкіх мэтаў могуць быць заніжаныя, а нейкіх завышаныя, і на нейкім з прыярытэтаў вектара мэтаў утворыцца дэфектыўная інтэгральная мэта - схаваныя паўторы);
5.2. наяўнасць некалькіх асобнікаў адных і тых жа мэтаў на розных прыярытэтах;
5.3. «закальцаванасць» іерархіі значнасці мэтаў (альбо яе фрагментаў)*.

* "Закальцаванасць" рангаў мае месца ў некаторых картачных гульнях, напрыклад: самая слабая карта дурня - шасцёрка, але толькі яна б'е туза у пасянсах. Аналагічна гэтаму можа мець месца "закальцаванасць" іерархічнай спарадкаванасці па значнасці мэтаў у іх поўным пераліку. Калі "закальцаванасць" - непазбежнасць, то, магчыма, падзел кіраўніцкай задачы на паслядоўныя этапы, на кожным з якіх "закальцаванасць" разрываецца і іерархія вектара мэтаў набывае пэўнасць.

Вектар мэтаў кіравання можа змяняцца ў працэсе кіравання, будучы функцыяй часу (у штодзённым разуменні гэтага з'явы) альбо функцыяй матрыцы магчымасцяў плыні працэсу кіравання (аб'ектыўнай меры быцця, як складнікам трыадзінства матэрыі-інфармацыі-меры) і суб'ектыўна абраны алгарытм кіравання працэсам. У гэтым выпадку вектар мэтаў, строга кажучы, не з'яўляецца "вектарам" у матэматычным разуменні гэтага тэрміна, паколькі ўяўляе сабой мноства вектараў, якія характарызуюць розныя этапы працэсу кіравання, спарадкаванае ў адпаведнасці: 1) з матрыцай магчымасцяў і 2) разгалінаваннямі алгарытмікі кіравання працэсам. Гэтая тэма тлумачыцца далей у каментарах да мал. 6.13-4 (у раздзеле 6.13 - графiчна-геаметрычная улiк часу). Памятаючы пра гэта неадпаведнасці тэрміналогіі ДОТУ-ДАТК нормам матэматыкі, граматыкi, мы, тым не менш, распаўсюдзім іх i на гэты выпадак eжыванне тэрміна "вектар мэтаў кіравання".

У некаторых версіях тэорыі кіравання ў адносінах да гэтага выпадку ўжываецца тэрмін "дрэва мэтаў", што мае на ўвазе наяўнасць пераемнай паслядоўнасці мэтаў, якая можа разгалінавацца ў працэсе кіравання, і якія павінны быць ажыццёўлены ў ходзе рэальнага кіравання на розных этапах працэсу. Аднак і варыянт з «дрэва мэтаў» не адказвае патрабаванню ўніверсальнасці тэрміналогіі, паколькі, як паказвае практыка прымянення апарата сеткавага планавання, працэс кіравання можа не толькі разветвляется, але і з рознага роду прыватнасцью працэсаў кіравання могуць злівацца, згортвацца разам па дасягненні нейкіх агульных прамежкавых для іх мэтаў. Ў гэтым выпадку можна было б называць сукупнасць мэтаў тэрмінам "сетка мэтаў", аднак ён інтуітыўна незразумелы. Таму мы аддаем перавагу пашыранага тлумачэння тэрміна "вектар мэтаў кіравання", уключаючы ў яго і той выпадак, калі
вектар мэтаў можа змяняцца ў працэсе кіравання, будучы функцыяй часу альбо функцыяй матрыцы магчымасцяў плыні працэсу кіравання і суб'ектыўна абранай алгарытмікі кіравання працэсам.

Вектар (бягучага) стану мае больш складаную структуру, чым вектар мэтаў. Першы яго блок - блок кантрольных параметраў, які ўбірае ў сябе інфармацыю, якая характарызуе рэальнае паводзіны аб'екта па параметрах, якія ўваходзяць у
вектар мэтаў.
Кожны з кантрольных параметраў у гэтым блоку можа быць прадстаўлены ў выглядзе сумы трох складнікаў: першая характарызуе "карысную аддачу" замкнёнай сістэмы (працэсу кіравання), другая ўяўляе сабой "ўласныя шумы" замкнёнай
сістэмы, а трэцяя — перашкоды, наводимые у ёй звонку. Ўласныя шумы сістэмы і перашкоды, навадныя ў ёй звонку, так ці інакш зніжаюць якасць кіравання і таму іх можна вылучыць у асобныя кампаненты вектара бягучага стану, што спародзіць адпаведныя ім кампаненты ў складзе вектара мэтаў. Такі падыход запатрабуе і адпаведных кіраўніцкіх мер, накіраваных на зніжэнне узроўняў уласных шумоў і перашкод у кантрольных параметрах.
Альбо пры іншым падыходзе да структуравання інфармацыі ўласныя шумы і перашкоды могуць быць перанесены ў правую частка ўраўненні на схеме мал. 6.5 - 1-у склад вектара памылкі кіраванне.
Названыя два вектары (мэтаў і стану) ўтвараюць узаемазвязаную пару, у якой кожны з гэтых двух вектараў ўяўляе сабой спарадкаванае мноства інфармацыйных модуляў, якія апісваюць тыя ці іншыя параметры аб'екта, вызначаны адпаведныя прыватным мэтам кіравання. Упарадкаванасць інфармацыйных модуляў ў вектары стану паўтарае
іерархію вектара мэтаў. Вобразна кажучы, вектар стану гэта — спіс, як і першы, але таго, што ўспрымаецца ў якасці стану аб'екта кіравання, рэальна які мае месца ў рэчаіснасці.
У пераважнай большасці выпадкаў непасрэднае ўздзеянне на параметры, якія ўваходзяць у вектар мэтаў кіравання, аказваецца немагчымым. Менавіта гэта акалічнасць і выклікае патрэбнасць у арганізацыі кіравання шляхам рашэння задачы
аб устойлівасці ў сэнсе прадказальнасці паводзінаў і выяўлення параметраў, на якія магчыма аказаць непасрэднае ўздзеянне, следствам якога будзе пажаданае змяненне кантрольных параметраў, якія ўваходзяць у вектар мэтаў.
Рэалізацыя такога падыходу (у пераважнай большасці выпадкаў непазбежнага) прыводзіць да таго, што памернасць вектара стану больш, чым памернасць вектара мэтаў за кошт уключэння ў яго параметраў, звязаных у матрыцы магчымых станаў з параметрамі, уключанымі ў вектар мэтаў. Гэтыя дадатковыя параметры можна падзяліць на дзве групы:
- У першую ўваходзяць параметры, якія паддаюцца непасрэднаму змене. З іх пераліку выбіраюцца параметры, на якія ў працэсе кіравання будзе аказвацца кіравальнае ўздзеянне. Гэта - непасрэдна кіраваныя параметры, змена якіх цягне за сабой змяненне параметраў, уключаных у вектар мэтаў. Гэтыя параметры ўтвараюць вектар кіраўніка ўздзеяння. У шэрагу выпадкаў непасрэднага кіраваныя параметры могуць уваходзіць у склад вектара мэтаў (напрыклад, на караблях пры вялікіх хуткасцях ходу, каб прадухіліць недапушчальны нахіл у працэсе павароту, а то і перакульванне карабля, могуць накладацца абмежаванні на кут перакладкі руля, які ў задачах кіравання манеўраваннем, у адрозненне ад кута курса, хуткасці ходу, каардынатаў, звычайна не ўваходзіць у пералік кантрольных параметраў).
= У другую групу ўваходзяць так званыя "свабодныя параметры", любыя магчымыя значэнні якіх у працэсе кіравання прызнаюцца дапушчальнымі (калі б на іх накладваліся якія-небудзь абмежаванні, то яны з гэтымі абмежаваннямі ўвайшлі б у вектар мэтаў).
Паколькі ўспрыманне суб'ектам стану аб'екта не ідэальна (па-першае, у сілу скажэнні інфармацыі, якая зыходзіць ад аб'екта, "шумамі " асяроддзя, праз якую праходзяць інфармацыйныя патокі; па-другое, яно носіць характар, абумоўлены
асаблівасцямі суб'екта ва ўспрыманні і перапрацоўцы інфармацыі), вектар стану заўсёды змяшчае ў сабе некаторую памылку ў вызначэнні сапраўднага стану, якой адпавядае некаторая аб'ектыўная нявызначанасць для суб'екта кіраўніка. Нявызначанасць аб'ектыўная, г.зн. у прынцыпе не можа быць ліквідаваная намаганнямі суб'екта. Іншая справа, што аб'ектыўная нявызначанасць можа быць дапушчальнай, так і недапушчальнай для ажыццяўлення мэтаў канкрэтнага працэсу кіравання.
Вектар памылкі кіравання ўяўляе сабой "рознасць"(у двукоссях таму, што рознасць не абавязкова звыклая алгебраічная): «вектар мэтаў», «вектар стану». У яго могуць
ўваходзіць як мерные адхілення вектара стану ад вектара мэтаў, так і ацэнкі (як гэта паказана на схеме мал. 6.5-1 - ніжэй па тэксце), неабходнасць у якіх можа ўзнікаць з прычыны таго, што вектар бягучага стану ўключае ў сябе некаторую
нявызначанасць. Вектар памылкі кіравання апісвае адхіленне рэальнага працэсу ад прадпісанага вектарам мэтаў ідэальнага рэжыму і таксама нясе ў сабе некаторую нявызначанасць, атрыманую ў спадчыну ім ад вектара стану. Вобразна кажучы,
вектар памылкі кіравання Гэта - пералік нездаволеных жаданняў адпаведна пераліку вектара мэтаў з нейкімі вымярэннямі або ацэнкамі ступені нездаволенасці кожнага
з іх. Ацэнкі могуць быць пабудаваныя на аснове сумерных адзін з адным колькасных узроўняў, альбо колькасна несумерных параметраў, але упарадкаваных ступеніста дыскрэтнымі цэльналікавымi індэксамі пераважнасці кожнага з узроўняў у
супастаўленні яго з усімі іншымі ўзроўнямі.
Акрамя зыходнага адрозненні вектара мэтаў і вектара стану ў момант пачатку кіравання крыніцай памылак кіравання рэальна з'яўляюцца: 1) алгарытм выпрацоўкі кіраўніком ўздзеяння жiвых сістэмы кіравання, якая ў прынцыпе не можа гарантаваць ідэальнага кіравання з нулявымі дэталёвасцю вектара памылкі, 2) уласныя шумы ў замкнёнай сістэме*, 3) перашкоды звонку, якія ўключаюць у сябе ўздзеянне асяроддзя, а таксама і мэтанакіраваныя спробы перахопу кіравання з боку
іншых суб'ектаў.

* Замкнёная сістэма - аб'ект кіравання і сістэма кіравання ім, звязаныя адзін з адным каналамі абмену інфармацыяй.

Структура і суадносіны інфармацыі, якая ўваходзіць у пералічаныя вектара, якія характарызуюць працэс кіравання, паказаны на схеме мал. 6.5-1, прыведзенай ніжэй.  Малюнка не будзе. Ён моцна схематычны. Тры прамавугольніка з нумараваным слупком. Напісаны ў выглядзе матэматычнай формулы х-х=Х. Другое Х вектар станаў падзелены яшчэ на тры прамавугольнічку ўнутры. Да двух з іх фігурныя дужкі сее-тое тлумачаць. Даслоўна: непасрэдна кіраваныя параметры, вектар кіраўніка ўздзеяння, свабодныя параметры, павелічэнне памернасці вектара стану за кошт уключэння ў яго параметраў, інфармацыйна звязаных з кантрольнымі параметрамі, якія ўтвараюць вектар мэтаў кіравання.
Пад малюнкам тлумачэнне знакаў, формул ў квадраціку.
1, ... , N-кантрольныя параметры аб'екта кіравання (працэсу) у парадку, зваротным вымушанай адмовы ад ажыццяўлення выбраных пэўных мэтаў;
N+1, ... , N + M + L - Параметры, звязаныя з кантрольнымі ў матрыцы магчымых станаў;
N+1, ... , N + M - непасрэдна кіраваныя параметры (вектар кіраўніка ўздзеяння); таксама магчымы прыватны выпадак, калі ўсё або некаторыя непасрэдна кіраваныя параметры маюць індэксы меншыя N.
N+M+1, ... , N + M + L-свабодныя параметры, усё аб'ектыўна магчымыя значэнні якія прызнаюцца дапушчальны.
РЫС. 6.5-1. СТРУКТУРАВАННЕ ІНФАРМАЦЫІ, ХАРАКТАРЫЗАВАЛАЙ ПРАЦЭС КІРАВАННЯ.

Калі гэтую форму не ўдаецца запоўніць метралагічна заможнай інфармацыяй, то гэта-паказчык таго, што задача кіравання не можа быць нават пастаўлена, а не тое, што вырашана.
Задача кіравання ў сваёй істоце - дасягнуць мэтаў, а роўна - абнуліць вектар памылкі кіравання.
Рэальна вектар памылкі не можа быць зроблены ідэальна нулявым як праз аб'ектыўные прычын, так і з прычыны рознага роду недакладнасцяў і запазненняў ў працэсе кіравання, якія абумоўлены суб'ектыўнымі прычынамі ў ходзе арганізацыі кіравання. Адпаведна гэтай акалічнасці рэальнае кіраванне можа працякаць у адным з трох рэжымаў:
- Нармальнае кіраванне - ім рэальна ненулявыя значэнні кампанент вектара памылкі кіравання ацэньваюцца як цалкам прымальныя (яны могуць пры гэтым знаходзіцца ў межах хібнасці вымярэнняў - у гэтым выпадку дасягаюцца значэння так званага "тэхнічнага нуля" альбо могуць лічыцца набліжана роўнымі нулю*).
= Дапушчальнае кіраванне - у ім рэальна ненулявыя значэнні кампанент вектара памылкі знаходзяцца ў межах, якія прызнаюцца дапушчальнымі, але дапушчальнае кіраванне па сваіх характарыстыках горш, чым нармальнае.
 Аварыйнае кіраванне — у ім тыя ці іншыя кампаненты вектара памылкі выходзяць за дапушчальныя межы, але катастрофа кіравання (незваротная страта кіравання, пашкоджанні, разбурэнне аб'екта кіравання або нанясенне ім шкоды элементам навакольнага асяроддзя) яшчэ не наступіла. У рэжыме аварыйнага кіравання галоўнай мэтай кіравання становіцца вяртанне аб'екта хоць бы ў рэжым дапушчальнага кіравання.

* Аднак пры гэтым трэба памятаць, што з пункту гледжання вылічальнай
матэматыкі дзве ЛЮБЫХ колькасці набліжана роўныя, і таму практычна пытанне толькі ў тым: ці можна ў ажыццяўляемым працэсе кіравання ненулявыя кампаненты вектара памылкі лічыць дапушчальна нулявымі?

Аварыйнае кіраванне - адзін з тых выпадкаў, у якіх іерархічная ўпарадкаванасць кампанент вектара мэтаў і яго склад могуць змяняцца ў працэсе кіравання, што цягне за сабой змяненне і ўсёй структуры інфармацыі ў задачы кіравання.
Размежаванне нармальнага і дапушчальнага кіравання носіць альбо суб'ектыўна абумоўлены характар, альбо дыктуецца самой задача кіравання.
Таксама трэба разумець, што ў сілу суб'ектывізму кіраўнікоў, формула ўзаемасувязі трох названых вектараў, прыведзеная на схеме мал. 6.5-1 («вектар мэтаў»,«вектар стану»=«вектар памылкі кіравання»), дапускае абмен месцамі ў ёй "вектара мэтаў" і "вектара памылкі кіравання": г. зн. магчымыя сітуацыі, у якіх вектар стану, які з пункту гледжання аднаго суб'екта-кіраўніка - памылка кіравання, для іншага —
паспяхова дасягнутая мэта.