1.3. Движение. Состояние
В управляемой системе всегда существует множество движений, из которого производится выбор предпочтительного движения. Где нет выбора, там нет и не может быть управления! Чтобы управлять, надо знать в каком состоянии находится система (объект), или как она движется.
Термин «движение» в механике применяется в узком смысле слова и означает изменение положения какого-либо тела в пространстве с течением времени. В теории управления (кибернетике) под «движением» понимают всякое изменение состояния объекта во времени. Например, изменение температуры тела, изменение заряда конденсатора, изменение объема или давления газа, изменение запасов сырья на складе; жизнь и мышление являются сложными формами движения.
Количественная мера способности совершать различные движения называется в физике энергией (энергия - от греч. energeia- действие, деятельность). В физике соответственно различным физическим процессам различают энергию механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную, гравитационную и т.д. Изучая окружающий нас мир, мы сознательно выделяем отдельные его части и называем их физическими системами. Элементы систем находятся в постоянном движении. Система обладает определенным запасом энергии, которую она может сохранять внутри себя и которой она может обмениваться с другими системам.
В процессе движения элементы системы предстают перед нами в самых различных состояниях. Конкретное сочетание элементов называют состоянием физической системы.
Состояния системы подчиняются фундаментальному закону природы, названному законом сохранения энергии, или первым началом термодинамики.
Согласно закону сохранения энергии, энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает; она может только переходить из одной формы в другую. Вследствие этого закона понятие энергии связывает воедино все явления природы.(Например , Q=∆U+А, где ∆U - внутренняя энергия, А - работа, Q – теплота, сообщенная системе).
Согласно этому закону, если в данный момент времени общая энергия системы имеет некоторую определенную величину, то в системе возможны лишь такие состояния, при которых сумма энергий всех элементов, составляющих систему, в точности равна общей энергии системы. В закономерностях движения разных объектов есть много общего и, в частности, с точки зрения управления. Чтобы закономерности выделить и изучить, надо уметь описывать объекты (системы).