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

19188. Моделирование процессов производства твэлов и ТВС по методу IDEF3 в среде Bpwin 20.05 MB
  ЛЕКЦИЯ 23 Моделирование процессов производства твэлов и ТВС по методу IDEF3 в среде Bpwin Для оптимизации последовательности и времени выполнения технологических операций широко применяются методы сетевого планирования. В настоящее время известны программные продукты...
19189. Элементный и структурный анализ в развитии современных технологий 112 KB
  электронный конспект лекций Лекция 1 Элементный и структурный анализ в развитии современных технологий. Основные определения используемые в последующем изложении. Упругое рассеяние в лабораторной системе координат. Широкое внедрение тонкопленочных технологий ис...
19190. Упругое рассеяние в системе центра масс. Связь между сечением рассеяния и прицельным параметром 171 KB
  Лекция 2 Упругое рассеяние в системе центра масс. Связь между сечением рассеяния и прицельным параметром. Вычисление сечения рассеяния в лабораторной системе координат по известному сечению рассеяния в системе центра масс. Рассмотрим процесс упругого рассеяния в сис
19191. Сечение рассеяния в кулоновском и обратноквадратичном потенциале 136.5 KB
  Лекция 3 Сечение рассеяния в кулоновском и обратноквадратичном потенциале. Кулоновский потенциал взаимодействия имеющий вид Ur = /r где  = q1q2 – один из немногих потенциалов для которого можно вычислить аналитически дифференциальное сечение рассеяния. На его приме
19192. Упругое рассеяние иона на атоме при экранированном кулоновском потенциале взаимодействия 206 KB
  Лекция 4 Упругое рассеяние иона на атоме при экранированном кулоновском потенциале взаимодействия. Функция экранирования. Линдхардовское сечение рассеяния для экранированного кулоновского потенциала. Аппроксимация аналитическими выражениями. Рассмотрим процессы
19193. Ядерная и электронная тормозная способность и их связь с удельными потерями энергии при движении ионов в твердом теле 250 KB
  Лекция 5 Ядерная и электронная тормозная способность и их связь с удельными потерями энергии при движении ионов в твердом теле. Расчет тормозных способностей ионов для кулоновского и экранированного кулоновского потенциалов взаимодействия. Расчет тормозных способнос
19194. Расчет траекторных пробегов ионов в твердом теле и распределение внедренных ионов по глубине образца 285 KB
  Лекция 6 Расчет траекторных пробегов ионов в твердом теле и распределение внедренных ионов по глубине образца. Коэффициент отражения и зарядовый состав отраженных ионов. Под пробегом будем понимать путь который проходит ион в твердом теле до полной остановки. Перед в
19195. Расчет коэффициента распыления в модели Зигмунда. Эмпирические формулы расчета коэффициента распыления 167 KB
  Лекция 7 Расчет коэффициента распыления в модели Зигмунда. Эмпирические формулы расчета коэффициента распыления. Энергетическое и угловое распределение распыленных частиц. Ионное травление. Расчет скорости ионного травления. Профиль ионной имплантации при учете расп
19196. Отраженные и вторичные электроны электрон-электронной эмиссии. Энергетический спектр и угловые характеристики 154 KB
  Лекция 8 Отраженные и вторичные электроны электронэлектронной эмиссии. Энергетический спектр и угловые характеристики. Расчет удельных потерь энергии и траекторного пробега. В методах элементного и структурного анализа обычно используются электронные пучки с энерг...