Слайд 1Кибернетическая модель управления:
управление, обратная связь
Слайд 3Возникновение кибернетики
В 1948 году в США и Европе вышла книга американского
математика Норберта Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». Эта книга провозгласила рождение новой науки - кибернетики.
Предметом изучения которой стали управление, связь и обработка информации в технике, живых организмах и человеческом обществе.
Не случайно время появления этого научного направления совпало с созданием первых ЭВМ. Н. Винер предвидел, что использование ЭВМ для управления станет одним из важнейших их приложений.
Слайд 4Норберт Винер (1894- 1964 г.г.)
Норберт Винер (1894-1964) родился в США, в
семье выходца из России. Семи лет юный Норберт читал Дарвина и Данте, увлекался научной фантастикой.
В 14 лет, по окончании колледжа, он получил первую ученую степень - бакалавра искусств.
Затем учился в Корнельском и Гарвардском университетах и в 17 лет получил степень магистра искусств, а через год стал доктором философии по специальности «математическая логика»
С 1919 года и до своей кончины он работал в Массачусетсском технологическом институте в качестве профессора математики.
Слайд 5Винер выдвинул принцип обратной связи, заключающийся в использовании информации, поступающей из
окружающей среды для изменения поведения машины.
Ученый доказывал, что благодаря обратной связи все живое приспосабливается к окружающей среде и добивается своей цели.
На основании своих исследований Винер выявил аналогию между поведением машин и живых организмов в их приспособлении к изменениям в окружающей среде с помощью универсального механизма обратной связи.
Слайд 6Обратил внимание на важную роль обратной связи для поддержания гомеостаза —
механизма обеспечения устойчивости основных физиологических функций живого организма. Он установил аналогию между нервной системой живого организма и вычислительной машиной: в обоих случаях важную функцию играет память, то есть способность сохранить результаты прежних действий для использования в будущем.
Слайд 7Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие
объекты – управляемые.
Простейшая ситуация - два объекта: один - управляющий, второй - управляемый. Например: человек и телевизор, хозяин и собака, светофор и автомобиль.
Схема системы управления без обратной связи
Слайд 8Управляющее воздействие производится в разных формах:
Слайд 9С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как
управляющую информацию, передаваемую в форме команд
Слайд 10С телевизором через пульт управления передаются команды следующего типа:
Слайд 11Хозяин передает собаке команды голосом:
Слайд 12Световые сигналы светофора шофер воспринимает как команды:
Слайд 13Алгоритм управления
Управление есть целенаправленный процесс, т. е. 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 (серию) команд.
Последовательность команд по управлению объектом, выполнение которой приводит к достижению заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления.
В таком случае объект управления можно назвать исполнителем управляющего алгоритма. Значит, в приведенных выше примерах телевизор, собака, автомобиль являются исполнителями управляющих алгоритмов, направленных на вполне конкретные цели (найти интересующую передачу, выполнить определенное задание хозяина, благополучно проехать перекресток).
Слайд 14С точки зрения кибернетики взаимодействие между управляющим и управляемым объектами рассматривается
как информационный процесс. С этой позиции оказалось, что самые разнообразные процессы управления в природе, технике, обществе происходят сходным образом, подчиняются одним и тем же принципам.
Слайд 15Обратная связь
Строго в соответствии со схемой работает только система «светофор –
автомобили». Светофор «не глядя» управляет движением машин, не обращая внимания на обстановку на перекрестке.
Иначе протекает процесс управления телевизором или собакой. Прежде чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном канале, то он переключит телевизор на следующий канал; если собака не выполнила команду «лежать!», хозяин повторит эту команду.
Слайд 16Управление происходит эффективнее, если управляющий не только отдает команды, т.е. работает
прямая связь, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью.
Обратная связь - это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту.
Слайд 17Модель управления с обратной связью
Слайд 18Линейный алгоритм
Светофор «не глядя» управляет движением машин, не обращая внимания на
обстановку на перекрестке
Слайд 19Алгоритм с ветвлением
Если вместо светофора на перекрестке дорог работает полицейский-регулировщик, то
управление движением станет более рациональным. Регулировщик следит за скоплением машин на пересекающихся дорогах и дает «зеленую улицу» в том направлении, в котором в данный момент это нужнее. Нередко из-за «безмозглого» управления светофора на дорогах возникают «пробки». И тут непременно приходит на помощь регулировщик.
Слайд 22В варианте управления без обратной связи алгоритм может представлять собой только
однозначную (линейную) последовательность команд.
При наличии обратной связи и "интеллектуального" управляющего объекта алгоритмы управления могут иметь сложную структуру, содержащую альтернативные команды (ветвления) и повторяющиеся команды (циклы)
Слайд 24 Обратная связь, обратное воздействие результатов процесса на его протекание или
управляемого процесса на управляющий орган.
Обратная связь характеризует системы регулирования и управления в живой природе, обществе и технике.
Слайд 26Отрицательная обратная связь стабилизирует протекание процессов.
Положительная обратная связь, напротив, обычно
приводит к ускоренному развитию процессов и к колебательным процессам.
В сложных системах (например, в социальных, биологических) определение типов обратная связь затруднительно, а иногда и невозможно.
Слайд 27Обратную связь различают по виду преобразования воздействия в цепи
Слайд 28Обратная связь в биологии
Существование систем регулирования с обратной связью прослеживается на
всех уровнях организации живого — от молекулярного до популяционного и биоценотического.
Особенно значителен вклад этого механизма в автоматическое поддержание постоянства внутренних сред организма — гомеостаза, в деятельность генетического аппарата, эндокринной и нервной систем.
Слайд 29Метод управления, основанный на использовании обратной связи, нашел широкое применение как
в системах управления техническими объектами, так и в организационно-административных системах.
Одним из главных достоинств этого метода является работа элементов систем управления в условиях значительных изменений внешней среды, т. е. в условиях большого числа случайных воздействий различного вида.
Слайд 30В зависимости от степени участия человека в процессе управления системы управления
деется на три класса
Слайд 31Автоматические системы управления
В системах автоматического управления все процессы, связанные с получением
информации о состоянии управляемого объекта, обработкой этой информации, формированием управляющих сигналов и пр., осуществляются автоматически.
В подобных системах не требуется непосредственное участие человека. Системы автоматического управления используются на космических спутниках, на опасном для здоровья человека производстве, в ткацкой и литейной промышленности, в хлебопекарнях, при поточном производстве, при изготовлении микросхем, и пр.
Слайд 32Неавтоматические системы управления
В неавтоматических системах управления человек сам оценивает состояние объекта
управления и на основе этой оценки воздействует на него.
Дирижер управляет оркестром, исполняющим музыкальное произведение. Учитель на уроке управляет классом в процессе обучения, водитель управляет автомобилем.
Слайд 33Автоматизированные системы управления
В автоматизированных системах управления сбор и обработка информации, необходимой
для выработки управляющих воздействий, осуществляется автоматически, при помощи аппаратуры и компьютерной техники, а решение по управлению принимает человек.
Автоматизированная система продажи железнодорожных, автобусных или авиационных билетов, льготных проездных билетов работает под управлением человека, который запрашивает у компьютера необходимую информацию и на ее основе принимает решение о продаже.
Слайд 34Совокупность информационных потоков, средств обработки, передачи и хранения данных, а также
сотрудников управленческого аппарата, выполняющих операции по переработке данных, составляет информационную систему управления объектом.
Слайд 35Для функционирования информационной системы :
Слайд 36Программное управление широко используется в технических системах:
Слайд 37Тематический диктант
Кто, где и когда провозгласил рождение новой науки связанной с
разработкой теории управления?
Что такое управление?
Изобразить схему процесса управления без обратной связи, привести примеры.
Изобразить схему процесса управления с обратной связью, привести примеры.
Что называется обратной связью?
Виды обратной связи.
Перечислить три класса процессов управления.
Слайд 38Домашнее задание
Учебник 9 класс
§ 25, 26