9690

Понятие управления. Кибернетика

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Понятие управления. Кибернетика. Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства связаны с процессами управления. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информаци...

Русский

2013-03-15

46.5 KB

7 чел.

Понятие управления. Кибернетика.

Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства связаны с процессами управления. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации.

В повседневной жизни мы встречаемся с процессами управления очень часто:

  •  пилот управляет самолетом, а помогает ему в этом автоматическое устройство- автопилот;
  •  директор и его заместители управляют производством, а учитель - обучением школьников;
  •  процессор обеспечивает синхронную работу всех узлов компьютера, каждым его внешним устройством руководит специальный контроллер;
  •  без дирижера большой оркестр не может согласованно исполнить музыкальное произведение, а хоккейная или баскетбольная команда обязательно имеет одного или нескольких тренеров, которые организуют подготовку спортсменов к соревнованиям.

Управление - это целенаправленное взаимодействие объектов, одни из которых являются управляющими, а другие - управляемыми. Модели, описывающие информационные процессы управления в сложных системах, называются информационными моделями процессов управления. В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие 2-х двух объектов - управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи. По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи - информация о состоянии управляемого объекта.

Процесс управления имеет определенные общие закономерности. Их изучением занимается специальная наука, которая называем кибернетикой. Основоположником кибернетики считается американский ученый Норберт Винер. Большой вклад в развитие теоретической и прикладной кибернетики внесли русские ученые: академики A. Берг и В. Глушков.

Кибернетика  −  наука об общих принципах управления в различных сложных динамических системах: технических, биологических, социальных и др.

Кибернетическая система (система управления) может рассматриваться как совокупность двух систем - объекта управления и управляющей системы.

Поскольку структура и функции системы во времени меняются (система стареет или обновляется) и внешние связи не постоянны, возникает проблема управления. Для этого надо собирать информацию о процессах функционирования объекта и по обратной связи передавать ее в другую «управляющую систему» для выработки управляющих сигналов. Так возникает проблема сбора, передачи, хранения и переработки информации об истории и состоянии управляемого объекта. Причем информация понимается как объективное отображение свойств вещества и энергии.

Управление - процесс целенаправленного воздействия на объект управления, который обеспечивает требуемое поведение или работу.

Обратная связь - воздействие результатов функционирования системы на характер функционирования.

По принципу управления системы управления разделяются на разомкнутые и замкнутые. 

Разомкнутая схема управления.

В простейшем случае управляющий объект посылает свои команды исполнительному объекту, без учета его состояния. В этом случае воздействия передаются только в одном направлении, такая система называется разомкнутой.

Такой процесс не учитывает состояние управляемого объекта и обеспечивает управление по прямому каналу (от управляющего объекта к управляемому). Подобные системы управления называются разомкнутыми. Информационную модель разомкнутой системы  управления можно наглядно представить с помощью следующей схемы:

Разомкнутыми системами являются всевозможные информационные табло на вокзалах и аэропортах, которые управляют перемещениями пассажиров. К рассматриваемому классу систем можно сгнести и современные программируемые бытовые приборы.

Как правило, описанная схема управления не очень эффективна и нормально работает только до возникновения экстремальных условий. Так, при больших потоках транспорта возникают пробки, в аэропортах и вокзалах приходится дополнительно открывать справочные бюро, в микроволновой печи при неправильной программе может произойти перегрев и. т. п.

Рассмотрим пример:

Разомкнутая система оказывается неспособной к управлению в случае перехода управляемого объекта в неустойчивое состояние.

Замкнутая схема управления. Обратная связь.

Более совершенные системы управления отслеживают результаты деятельности управляемой системы. В таких системах дополнительно появляется еще один информационный поток - от объекта управления к системе управления; его принято называть обратной связью. Именно по каналу обратной связи передаются сведения о состоянии объекта и степени достижения (или, наоборот, не достижения) цели управления.

В том случае, когда управляющий объект получает информацию о реальном положении управляемого объекта по каналу обратной связи и производит необходимые перемещения по прямому каналу управления, система управления называются замкнутой. Информационная модель замкнутой системы управления наглядно представлена на схеме:

Обратная связь

Главным принципом управления в замкнутой системе является выдача управляющих команд в зависимости от получаемых сигналов обратной связи. В такой системе управляющий объект стремится скомпенсировать любое отклонение управляемого объекта от состояния, предусмотренного целями управления.
Обратную связь, при которой управляющий сигнал стремится уменьшить (скомпенсировать) отклонение от некоторой поддерживаемой величины, принято называть отрицательной.

Примером замкнутых систем управления является хорошо знакомое вам обучение в классе. Здесь управляющую систему представляет учитель, а ученики являются объектом управления. Прямой канал передачи информации - что передача знаний учителем, а обратная связь - ответы учеников, результаты контрольных работ, сочинения и т. п. Благодаря обратной связи в результате анализа проведенной контрольной учитель может, например, провести дополнительный урок по данной теме или, наоборот, особо отличившихся учеников освободить от  заданий.

Принцип замкнутой системы управления, или принцип управления с обратной связью, лежит в основе действия большинства современных систем управления, в том числе компьютера, а также сохраняется для всех систем - в живой природе, обществе и технике.

Рассмотрим пример:

Управление как информационный процесс.

Управление является информационным процессом. Для принятия тех или иных решений и их реализации требуется постоянно производить различные действия с информацией: получить и обработать данные о состоянии регулируемого объекта и окружающей его среды, передать контролируемому объекту управляющие команды для изменения его состояния в соответствии с целью управления. Часто при организации процесса управления требуется также хранить поступающую информацию, для того чтобы использовать ее в дальнейшем. Таким образом, в ходе управления применяются все наиболее важные виды работы с информацией, фигурирующие в определении информационного процесса.

Модели, описывающие информационные процессы управления в сложных системах, называются информационными моделями процессов управления.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

157. Неорганические (минеральные) вяжущие вещества 406 KB
  Неорганическими вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при замешивании с водой (гипс, известь, цемент) или с водными растворами солей.
158. Сезонные колебания уровней временного ряда 387.5 KB
  Определение наличия колебаний и их силы (размаха).Сущность, достоинства и недостатки экстраполяции. Сущность, условия применения корреляционо-регрессионного анализа. Апостериорные и априорные оценки точности прогнозов.
159. Гігієна середньої загальноосвітньої школи №6 міста Тернополя 169 KB
  Навчальні кабінети прибираються один раз на день (вологе прибирання), фізкультурний зали прибирається два рази. Відношення площі кватирки до площі підлоги. Провітрювання навчальних кабінетів здійснюється систематично, а у фізкультурних залах провітрювання наскрізне.
160. Теория естествознания 164.5 KB
  Уникальные объекты все чаще становятся предметом исследования естественных наук. Взаимосогласованное расположение частей объекта, образующее сбалансированную форму. При самоорганизации поведение самых отдаленных друг от друга областей системы становится согласованным.
161. Формирование вычислительной культуры учащихся 5-6 классов 684.5 KB
  Основные компоненты вычислительной культуры 5-6 классов и приемы их формирования некоторых из них. Система задач для умственного счета С. Рачинского. Методические рекомендации по обучению прикидке и оценке результатов вычислений в 5-6 классах.
162. Электротехника. Учебное пособие 931.25 KB
  Важнейшим электрическим явлением, которое рассматривает- ся в электротехнике. Короткое замыкание трансформатора. Асинхронные бесколлекторные машины. Эквивалентная схема двигателя. Расчет трехфазной цепи при симметричной нагрузке.
163. Теория информации. Информационные модели дискретных источников сообщений 709.11 KB
  Понятие информации относится к основополагающим категориям как философии, так и естественных наук. Информационные модели дискретных источников сообщений и их свойства. Эпсилон-энтропия гауссовских процессов. Методика расчета информационной производительности дискретных интерполяционных представлений процессов полиномами Лагранжа.
164. Мораль как предмет этики. Теория этики 379.15 KB
  Мораль как предмет этики. Эллинистические школы и зарождение индивидуальной этики. Основные догмы христианского мировоззрения. Антихристианская этика Э. Роттердамского. Гегель и метафизические основания этики.
165. Теория эндокринологии 370.79 KB
  Болезни щитовидной железы. Диффузный токсический зоб. Гипогликемия и гипогликемическая кома. Диабетическая ретинопатия. Синдром Иценко—Кушинга. Вторичный и третичный гиперпаратиреоз. Гипоталамогипофизарные заболевания и краниофарингиома.