Моделирование и управление динамическими потоковыми объектами в биотехнических системах

• Автор: Кучкаров, Захирджан Анварович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 252 c. : ил

ГлЛ. Методы моделирования биотехнических систем и процессов управления воздействия на живой организм . Инженернофизиологические системы . Постановка задачи управления техническими средствами воздействия на организм. Иерархическая многоуровневая система. Гл. Общее представление об объекте. Классификация моделей потока. Теоретикографовое, концептуальное и аналитическое описание потоковой системы специального вида . Производные на функциональновзвешенных графах. Потоковые модели некоторых явлений саморегуляции в организме. Стр. Гл. Ш. Нормальное описание блоков управления в иерархической двухуровневой модели инженернофизиологической системы 3. Модификации минимальной модели. Структурное сравнение минимальной и глобальной моделей. ГлЛУ. Исследование минимальных моделей ММ регуляции углеводного обмена для иерархических систем координации . Структура алгоритмического обеспечения задач исследования, идентификации, управления и координации . Чувствительность ММ. Гл. Численное исследование области параметров ММ для реальных организмов .


Примерами технических средств этих типов являются различного рода сердечные стимуляторы и массажеры, регулирующие движение крови в естественных сосудах тип I, аппараты искусственного дыхания и искусственное сердце, создающие управляемые потоки воздуха и крови соответственно тип 2, искусственная почка тип 2, системы активного согревания водолаза тип 3 и т. Физиологические системы организма непосредственно управляют только естественными потоками. Однако естественные и искусственные потоки внутри организма, потоки, которыми организм обменивается со средой и потоки, которыми ИЮ обменивается с Ю взаимосвязаны и представляют собой единую сеть. Например, увеличение потока тепла от ИБО к ВС приведет к понижению температуры в ИЮ, а это, в свою очередь, вызовет увеличение теплопродукции организма. Следовательно, можно говорить о том, что физиологическая система и ТС типов I, 2, 3 имеют общий объект управления ОУ, хотя каждая из них и воздействует непосредственно только на его определенную часть. Рис. Классификация технических средств воздействия на живой организм. Поэтому естественным образом возникает задача согласования воздействий применяемых технических средств с физиологическими механизмами организма. Таким образом, определена структура инженернофизиологической системы, состоящей из помеченных на рис. Постановка задачи управления техническими средствами воздействия на организм. Иератическая многоуровневая система. Как было показано в . Главной проблемой в ИФС является сопряжение технических средств с подсистемами организменной регуляции. Концептуальная схема управления в ИФС представлена на рис. Л. Как легко видеть из сравнения рис. I. 4, структура ИФС может рассматриваться в простейшем случае как иерархическая двухуровневая система. На нижнем уровне расположены два регулятора Р физиологическая система организма, Р2 техническая система, воздействующая на организм. На верхнем уровне имеем устройство управления, координирующее Р и Е2 и обеспечивающее, таким образом наидучшее сопряжение технических средств с организмом. Объектом управления является система потоков. Таким образом, управление техническими средствами, функционирующими в составе ИФС, теперь можно рассматривать в рамках теории координации иерархических систем, развитой М. Месаровичем. Конкретизирующим условием является то, что объектом управления и координации являются потоковые структуры. В соответствии с этим, а также исходя из формализованной концепции гомеостаза организма постоянства внут

с . Рис. Л.3. Рис. Стоящей упралЯАОщеи системой

ренней среда , можно определить цели блоков предложенной системы. Цель Р1 поддержание ведущих или первичных потоков,цель Р2 поддержание ведомых или вторичных потоков, цель УУК уравновешение обоих групп потоков и, наконец, глобальная цель всей системы улучшение характеристик функционирования, а в идеала обеспечение восстановление гомеостаза организма. С момента выхода книги М. Месаровича прошло более уже десяти лет. С тех пор появился ряд работ как у нас в стране, так и за рубежом, посвященных различным вопросам теории и приложений иерархических многоуровневых систем. Широкий круг моделей таких систем для управления научными разработками, медицинскими комплексами, для автоматизации системы планирования, координации конфликтных управлений разработан М. Ю.Гадаиевым . В.В. Солодовников иерархические системы выделяет как подкласс распределенных систем управления П9. Теоретикографовые метода анализа иерархических систем развиваются в работах Я. А.Дуброва , и др Отмечается, что в связи с исследованием пространственнораспределенных систем подучают распространение комбинаторнотопологические обобщения графов, например, клеточные полиэдрн, симплициальные комплексы о возможности применения подобного формализма к описанию систем потоков см. Тзрабатываются метода оптимального двухуровневого иерархического управления в случае билинейных моделей объекта . Метод структурных матриц для исследования сложных иерархических систем предлагает использовать Л. Г.Шатихин 9 .