ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сочетание параллельных каналов регуляции из "Теория управления и биосистемы Анализ сохранительных свойств" Поэтому стационарный режим в системе поддерживается при произвольных значениях Х1 и Хг, лишь бы их сумма удовлетворяла (7.29). [c.225] Еще одно специфическое свойство процессов управления в живых системах было впервые отмечено Дж. Тракселом [209] если в технических системах достижение нужного результата обеспечивается, как правило, резкими изменениями одного управляющего сигнала, то в биологических объектах аналогичный результат достигается за счет одновременного изменения множества регулирующих сигналов, каждый из которых при этом получает лишь незначительные приращения. В этом и последующем разделах мы рассмотрим именно такой способ управления в физиологических системах, когда достижение должеюго результата обеспечивается включением (одновременным или последовательным во времени) множества управляющих механизмов в системе. [c.226] Речь будет идти только об анализе систем, так что можно не интересоваться вопросами их устойчивости. Наоборот, для задач синтеза любые структурные преобразования должны вноситься в схему лишь после проверки, ие приведут ли они наряду с ожидаемым у лучшением качества системы к потере устойчивости. [c.226] Целью нашего рассмотрения является выяснение тех способов усложнения структуры систем, которые можно наблюдать в реальных биосистемах и которые за счет усложнения ее регулирующих каналов приводят к появлению малой чувствительности переменных состояния этой системы к изменениям условий окружающей среды. Мы рассмотрим ниже две простые схемы систем, которые могут быть аналогами гомеостатических структур в живых системах. [c.226] Этот случай, впрочем, был бы достаточно тривиален и мог бы не заинтересовать исследователя, если бы ие одно обстоятельство. Обычно в физиологических системах происходит параллельное включение качественно неоднородных механизмов управления — пассивных и активных. При этом активные механизмы настолько более эффективны, что в норме почти целиком принимают на себя нагрузку от изменяющихся условий среды и режимов функционирования, защищая переменные пассивных регулирующих цепей. А поскольку регулирующие сигналы пассивных цепей являются, в частности, концентрациями многих важных для жизнедеятельности системы веществ, то тривиальное сочетание механизмов управления оборачивается нетривиальным фактом постоянства существенных переменных внутренней среды. [c.227] Вторая схема относится к случаю, когда суммируются не сами управляющие сигналы, а результаты их действия. Вероятно, даже в простейших случаях регуляции в организме конечный эффект обеспечивается дублирующим действием многих факторов. Так, химическая регуляция местного кровообращения обусловлена действием множества химических механизмов разного назначения и разной эффективности [100]. Другими примерами могут служить рассматриваемая нижа (разд. 8.5) система терморегуляции с ее многочисленными механизмами теплоотдачи и теплопродукции или схема множественных механизмов в системе дыхания (рис. 1.6). [c.227] Это условие можно трактовать как условие стационарности по 1-й переменной состояния (суммарное приращение всех переменных на входе интегратора равно нулю). [c.228] При достаточно большом 5 все переменные Xiv обладают хорошими гомеостатическими свойствами. [c.229] Легко видеть, что матрицы Q и С 2 — особенные из-за специфического вида матриц Р п О, поэтому анализ стационарных режимов такой системы должен производиться аналогично тому, как в разд. 7.5 мы исследовали систему второго порядка. Это, безусловно, является недостатком рассмотренного способа получения гомеостатических свойств в компартментальных моделях, так как ие позволяет пользоваться обычной формулой (5.50) для вычисления стационарных режимов ). [c.229] Недостатком такой структуры с точки зрения моделирования физиологических систем является то, что в принципе все параллельные каналы при действии возмущающего фактора включаются одновременно. Конечно, при малых коэффициентах передачи включение какой-то части механизмов регуляции происходит достаточно медленно, и стационарное состояние достигается при существенных сдвигах не по всем переменным, но в рамках описанной модели с наслоением параллельных каналов не может быть хорошо известного эшелонированного включения механизмов регуляции [334]. [c.230] Зато безусловным достоинством рассмотренной схемы является ее близость биологическим системам регуляции в следующем смысле. Если темп поступления вещества у в системе определяется множеством переменных Х , а уравнения, связывающие х и у, сложны и нелинейны, то при исследовании реакций системы на малые возмущения можно ограничиться линеаризованной моделью. В этом случае вклад каждого из механизмов регуляции представляется в виде слагаемого, а блок-схема системы имеет вид параллельного соединения множества регулирующих каналов, как показано на рис.7.10 (см. также [240], стр. 23). [c.230] Вернуться к основной статье