Воздействие на исполнительные элементы (СФЕ)

Срабатывание исполнительных элементов (СФЕ)

Прекращение функции.

Рис. 9. Полный цикл и микроциклы блока управления простой и составной СФЕ.

a – внешнее воздействие на которое СФЕ начинает реагировать; b – внешнее воздействие, на которое СФЕ не реагирует, потому что находится в рефрактерном состоянии (не может активировать исполнительные элементы, потому что они уже активированы); с – амплитуда результата действия СФЕ на графике функции СФЕ.

1 – восприятие и селекция внешнего воздействия рецептором “X” после начала внешнего воздействия и принятие решения; 2 – активация элементов исполнения; 3 – выполнение действия элементов исполнения; 4 – прекращение функции; 5 – полный цикл функции СФЕ.

После начала внешнего воздействия срабатывает рецептор «X» (1-й микроцикл). Затем уходит какое-то время на принятие решения, потому что это решение само является результатом действия определённых СФЕ, входящих в состав блока управления (2-й микроцикл). Затем активируются (включаются) все СФЕ (3-й микроцикл). Время срабатывания СФЕ зависит от скорости утилизации энергии, затраченной на действие СФЕ, например, от скорости сокращения саркомера в мышечной клетке и которое определяется скоростью биохимических реакций в мышечной клетке. После этого все СФЕ прекращают свою функцию (4-й микроцикл). При этом СФЕ полностью затрачивает на своё действие всю ту энергию, которую она имела и могла использовать на это действие. А так как очередность действий и результат действия всегда одни и те же, то и эта мера энергии всегда одна и та же (квант энергии). Чтобы СФЕ снова могла совершить новое действие, её нужно снова «зарядить» энергией. На это также может уходить время (время зарядки энергией, на графике не показано, потому что это график работы только блока управления, а не исполнительных элементов). Как это происходит будет рассмотрено в разделе, посвященном пассивным и активным системам, см. далее).

У любой СФЕ цикл её деятельности складывается из этих микроциклов. Поэтому её время цикла (5 на рис. 9) работы всегда одинаковое и равно сумме этих микроциклов. Если СФЕ начала свои действия, она не остановится, пока не завершит свой полный цикл. В этом причина неуправляемости любых СФЕ в процессе их срабатывания (абсолютная рефрактерность) – внешнее воздействие может быстро закончиться и снова начаться (b на рис. 9), но если СФЕ уже работает, то пока она не закончит свои действия от первого внешнего воздействия, она не остановится и не будет реагировать на новое внешнее воздействие.

В реальных составных СФЕ к этим микроциклам могут добавляться дополнительные микроциклы, обусловленные несовершенством реальных объектов, например, несинхронностью срабатывания элементов исполнения из-за их неодинаковости.

Отсюда видно, что даже простейшие системы, каковыми являются СФЕ, срабатывают не сразу и пока появится их результат действия им требуется какое-то время. Этим объясняется инерционность систем, которую можно измерить, используя параметр постоянной времени. Но это, вообще говоря, не инерционность, а транзиторная, или, другими словами, проходящая инертность объекта (рефрактерность), его неспособность отвечать на внешнее воздействие в определённые фазы своего действия. Истинная инерционность объясняется независимостью результата действия от системы его произведшей (см. ниже).

Постоянная времени – это время между началом внешнего воздействия и готовностью к новому внешнему воздействию после выработки результата действия.

Аналогом составных СФЕ являются все объекты, которые действуют подобно лавине. В таких случаях работает «принцип домино». Было одно воздействие и всё падает. Но число падений равно числу СФЕ. Если толкнуть одну костяшку домино, от падения будет только один щелчок. Если толкнуть ряд стоящих костяшек домино, будет столько щелчков, сколько костяшек домино стояло в ряду.

Биологическим аналогом составных СФЕ являются, например, функциональные единицы вентиляции (ФЕВ), каждая из которых состоит из большой группы в несколько сот альвеол, одновременно включающихся в процесс вентиляции или отключающихся от неё. Ацинусы в печени, сосудистые сегменты брыжейки, тканевые сосудистые функциональные единицы и пр., также являются аналогами составных СФЕ.

Следовательно, любые СФЕ функционируют по закону «всё или ничего». СФЕ так устроена, что она либо ничего не делает, либо выдаёт максимум результата действия. Её элементарный результат действия – либо он есть, либо его нет. Может быть СФЕ, которая выдаёт результат действия, например, в два раза больший, чем результат действия другой СФЕ. Но он всегда будет в два раза больший.

Каждый результат действия простой СФЕ является квантом действия (неделимой порцией), причём максимальным для данной СФЕ. Неделимым потому, что СФЕ не может выдать часть своего результата действия, например, половину. А раз «неделимой порцией», то не может быть градации. СФЕ может быть, например, открыта или закрыта, давать электрический ток, или не давать, секретировать что-либо или не секретировать, и т.д. Но она не может регулировать количество результата своего действия, потому что её результат всегда либо отсутствует, либо максимальный.

Такой режим работы очень грубый, не точный и не выгодный как для самой СФЕ, так и для её цели. Представим себе, что в нашем автомобиле вместо руля будет устройство, которое будет сразу максимально сворачивать вправо, если мы повернём руль направо, или максимально влево, если мы повернём налево. Вместо плавной и точной подстройки под заданный курс движения автомобиль будет резко метаться справа налево. И цель не будет достигнута, и автомобиль будет разрушен.

В принципе составная СФЕ могла бы дать градуированный результат действия, потому что у неё есть несколько СФЕ, которые она могла бы включать в разной последовательности. Но такая система не может сделать этого, потому что не «видит» свой результат действия и не может его сравнить с тем, что должно быть. У неё для этого нет соответствующих элементов.

Выводы:

1. простая СФЕ является объектом, который состоит из двух типов элементов:

· элементов исполнения, которые отвечают за качество самого результата действия – эффекторов

· блока управления, который управляет действиями эффекторов (ППС, анализатор-контактор и стимулятор, активирующий элементы исполнения)

· действия эффекторов осуществляются строго в соответствии с алгоритмом, заложенным в блок управления либо изначально, в момент его «рождения», либо вводимого через вход уставки

2. есть два вида простой СФЕ – неуправляемая и управляемая.

· неуправляемая СФЕ срабатывает только от внешнего воздействия и её действия не зависят от внешних управляющих сигналов

· для срабатывания управляемой СФЕ дополнительно необходим ещё сигнал внешнего разрешения на входе уставки и её действия зависят от внешних управляющих сигналов

· блок управления управляемой СФЕ, как и у неуправляемой СФЕ, состоит из анализатора-информатора и имеет только ППС (информатор «Х» и афферентные пути), но ещё есть вход уставки, а блока управления неуправляемой СФЕ входа уставки нет

3. составная СФЕ является таким же объектом, как и простая СФЕ, но результат её действия усиленный

· блок управления составной СФЕ тоже простейший, имеет только ППС и анализатор-контактор.

· она также работает по закону «всё или ничего» и качество её реакции обусловлены типом её простых СФЕ, а количество её реакции (величина её результата действия) равно сумме квантов действий тех простых СФЕ, которые её составляют

· составные СФЕ также могут быть управляемыми и неуправляемыми, и различие между ними только в наличии входа уставки в общий блок управления, через который в него подаётся разрешение на выполнение действия.