QW-02 (Ответы на экзаменационные вопросы)

3

202807-54094.doc

Информация и управление. Назначение и функции обратной связи

Информация и управление являются основными понятиями кибернетики – науки об управлении и связи в живом организме, машине, обществе.

Управление каким-либо объектом живой или неживой природы осуществляет человек или устройство. Для описания процесса управления можно выделить следующие критерии:

• Объект управления - может быть представителем живой или неживой природы: автомобиль, компьютер, человек, животное и т.д.;

• Цель управления - ожидаемый результат;

• Исходная информация - сведения о существующей обстановке, объекте управления, профессиональные знания и навыки и пр.;

• Текущая информация – сведения об изменении обстановки в процессе управления, изменении свойств объекта;

Управление – это есть целенаправленное воздействие управляющего объекта на объект управления, осуществляемое для организации функционирования объекта управления по заданной программе.

Управлять можно, используя два основных принципа управления, что определяет тип систем управления. По принципу управления системы разделяются на разомкнутые и замкнутые.

Рассмотрим схему, отображающую разомкнутую систему управления.

Управляющее

воздействие

Управляющая система

Управляемый объект

Исходная информация

Управляющая система воздействует на объект управления, подавая на него управляющие сигналы ( воздействия), содержащие информацию о том, как должен вести себя объект управления.

С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд. Команды отдаются не случайным образом, а с вполне определенной целью. В простейшем случае цель может быть достигнута после выполнения одной команды. Для достижения более сложной цели бывает необходимо выполнить последовательность команд. Последовательность команд, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом.

В разомкнутой системе управления алгоритм может представлять собой только однозначную последовательность команд. Такой алгоритм является линейным или последовательным.

Управляющее воздействие формируется лишь в зависимости от возмущающего управляющую систему воздействия исходной информации, никак не связанной с состоянием управляемого объекта, а связанной только с состоянием внешней среды. Именно поэтому разомкнутая система оказывается неспособной к управлению в случае перехода управляемого объекта в неустойчивое состояние.

Примером разомкнутой системы управления может служить светофор. Светофор не может воспринимать текущую информацию. Он только выдает управляющее воздействие ( тогда как инспектор ГАИ ориентируется, исходя из состояния дороги).

Для выработки управляющих решений, обеспечивающих достижение цели управления, управляющая система может получать информацию не только о состоянии внешней среды, но и о состоянии объекта управления. Канал передачи такой информации носит название канала обратной связи. Система управления, реализующая принцип управления с обратной связью, носит название замкнутой.

Управляющее воздействие

Управляющая система

Управляемый объект

Исходная информация

Текущая информация

В замкнутой системе управления алгоритм более гибкий, допускающий альтернативы и повторения. При этом сам управляющий должен быть достаточно интеллектуальным для того, что бы получив информацию по обратной связи, проанализировать ее и принять решение о следующей команде. Во всех случаях, где управляющим является человек, это условие выполнено. При наличии обратной связи и управляющего, алгоритмы управления могут иметь сложную структуру, содержащую альтернативные команды ( ветвление) и повторяющиеся команды ( цикл).

Рассмотрим пример:

Управляющий объект – летчик, управляемый объект – самолет, цель- доставка груза в некий отдаленный пункт. Исходной информацией для летчика являются:

• Профессиональные навыки;

• Маршрут, разработанный по штурманским картам;

• Состояние самолета на момент взлета;

• Метеосводка на момент взлета из аэропорта.

В процессе управления к летчику могут поступать сведения о неблагоприятных метеоусловиях в конечном пункте маршрута, о неудовлетворительном состоянии посадочной полосы и т.п. Вследствие чего самолет может приземлиться на ближайшем к нашему пункту аэродроме, где позволяют условия.

Системы, в которых роль управляющего получает компьютер, называются автоматическими системами с программным управлением. Для функционирования такой системы, во-первых, между ЭВМ и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь, во-вторых, в память компьютера должна быть заложена программа управления ( алгоритм, записанный на языке программирования). Поэтому такой способ управления называется программным управлением.