Модель физиологической системы классическая

Высказанная Н. Винером идея о применении методов теории управления в физиологии оказалась, несомненно, плодотворной и породила целый ряд работ по моделированию гомеостаза в физиологических системах. К этим работам мы еще вернемся в главе о моделировании гомеостаза (см. разд. 3.4 и 7.3). С другой стороны, эта идея привела к тому, что возникла тенденция вообще отождествлять гомеостаз организма с простой схемой на рис. 2.5 [56, 322 и др.]. Дело в том, что сама методология классической теории управления, основанная на выделении конечного и небольшого числа регулируемых параметров, хорошо приспособлена для изучения простых по конструкции автоматических систем для понимания же специфических процессов в живом организме часто требуются методы, выходящие за рамки классической теории регулирования [177]. Поэтому естественно, что наибольшие успехи в понимании физиологических регуляторных механизмов животного организма с помощью простой модели рис. 2.5 были получены при моделировании изолированных физиологических систем [60, 130, 253]. [c.55]

Рис. 7.4. Роль различных переменных в моделях физиологических систем, а) В схеме классической теории управления задающий входной сигнал—специально вводимые опорные значения 5 (уставки), выходной регулируемый сигнал —значения соответствующих уровней, концентраций %, возмущающие входные сигналы —состояние среды о и темпы потребления вещества (интенсивность функционирования) и . Зависимые темпы у играют роль одного из управляющих сигналов, 6) в схеме открытой системы задающий входной сигнал —независимые темпы ш, выходной регулируемый сигнал —зависимые темпы у, возмущающий входной сигнал — . Уровни вещества и энергии —вектор состояния х —играют роль одиого из управляющих сигналов (пассивное управление) наряду с ие показанными на схеме активными управляющими механизмами. На рисунках использованы обозначения Р —регулятор, О —объект управления.

Вопрос о том, какая из двух возможных схем дает более адекватное описание процессов регуляции, составляет предмет обсуждения специалистов по многим физиологическим системам. Во многих случаях современная физиология пока склоняется к выбору классической схемы, показанной на рис. 7.4, а. Кроме традиции, здесь, вероятно, не последнее место занимает и то, что в моделях классического типа проблема гомеостаза получает наиболее простое толкование. [c.208]

Особо следует выделить модели второй группы для физиологических систем, хотя они составляют относительно малую долю всех разработанных моделей систем организменного и суборга-низменного уровня. Это, например, модели почечной функции [330], кислородного снабжения [83], системы теплового режима [211], модели поджелудочной железы [262]. Большинство же моделей функционирования организма и его систем строится по принципу классической схемы управления (см. разд. 3.4). > [c.206]

Поэтому, хотя процессы управления в живых системах в своей основе имеют много общего с управлением в технических системах, сами конкретные методы классической теории управления должны применяться для анализа биосистем с большой осторожностью. Так, использование простой следящей системы в качестве модели гомеостаза в физиологических системах не позволяет дать сколько-нибудь полной картины процессов адаптации и приспособления. Применение такой простой модели для моделирования процессов в нервной системе может дать описание только самой элементарной ее функции — функции слежения у человека-оператора, и непригодно для описания других ее свойств. Можно ожидать, что новые методы, разработанные в теории управления, в ряде случаев будут более адекватным аппаратом исследования биосистем. В частности, применение метода пространства состояний, разработанного в теории управления в последние годы, позволяет по-новому осветить вопросы гомеостаза в физиологических системах. [c.9]

В качестве примера систем управления в организме наряду с классическими схемами регулирования по уставке в этом справочнике приводится и схема режима натрия в организме (рис. 7.5). Легко видеть, что по структуре она полностью соответствует модели открытой системы, а процессы управления в ней направлены прежде всего на достижение равенства темпов поступления и удаления натрия. Однако обозначение сигналов в схеме все еще тяготеет к традиционной физиологической схеме — классической системе регулирования по отклонению от уставки. Темп поступления натрия рассматривается как возмущающий сигнал, а количество натрия в крови — как выходной, управляемый. Таким образом, схема регуляции натриевого режима занимает промежуточное положение между классической схемой и компартментальной моделью открытой системы, хотя и ближе ко второй. [c.210]

Конечно, эта схема является лишь скелетом , на котором строятся конкретные модели биосистем, и поэтому она не может отразить многих их характерных черт. Так, в схеме классической теории управления в качестве выходных переменных выступают далеко не все уровни вещества и энергии обычно выбирается один из них (например, на физиологическом уровне— глюкоза, углекислота, кислород и т. д.), а остальные являются внутренними переменными системы, т. е. в соответствии с классическим рецептом они не должны включаться в [c.207]

В другом случае во главу угла ставится задача воспроизведения в первую очередь феномена постоянства некоторых переменных в биологической системе — ее гомеостатических свойств. Таковы, в частности, модели многих физиологических систем, построенные по схеме классической теории управления. Простота модели достигается в этом случае уже за счет того, что для описания регуляции в системе берется готовая модель в виде простейшей системы управления — отрицательная обратная связь по отклонению от уставки. [c.294]

Так илн иначе, но переход к моделям гомеостаза открыты.ч систем, рассматриваемым в настоящей книге, означает не про-.сто усложнение модели за счет сочетания каналов управления. Конечно, в классической модели гомеостаза как системы управления по рассогласованию постоянство некоторой переменной может быть обеспечено всего лищь одним каналом обратной связи, а в моделях открытых систем без введения специальных уставок на перемещ1ые состояния гомеостаз обеспечивается только в том случае, если имеется сочетание нескольких дублирующих каналов управления. Даже в простейшем случае таких каналов должно быть два — как в моделях физиологических систем с пассивным и активным регуляторами темпов потоков вещества. [c.295]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология