Создайте Ваш сайт учителя Курсы ПК и ППК Видеоуроки Олимпиады Вебинары для учителей
В повседневной жизни мы всюду сталкиваемся с управлением:
рабочий управляет станком,
учитель -учениками,
дирижёр- оркестром,
программист -работой компьютера и ходом выполнения программы.
Главное знать: зачем выполняется управление?
Например, лётчик, садясь за штурвал самолёта, должен заранее знать, куда и зачем он летит.
Водитель автобуса должен обеспечить доставку пассажиров к месту назначения.
10/15/16
Управление процессами. Автоматические и автоматизированные системы управления
Цели урока : первичное ознакомление, отработка и осознание теоретических моделей и понятий, выявление и анализ существенных и устойчивых связей и отношений между объектами и процессами, анализировать систему отношений в живой природе и технических системах с позиций управления, определять в простых ситуациях механизмы прямой и обратной связи.
В повседневной жизни мы всюду сталкиваемся с управлением:
рабочий управляет станком,
учитель -учениками,
дирижёр- оркестром,
программист -работой компьютера и ходом выполнения программы.
Главное знать: зачем выполняется управление?
Например, лётчик, садясь за штурвал самолёта, должен заранее знать , куда и зачем он летит.
Водитель автобуса должен обеспечить доставку пассажиров к месту назначения.
Работая на компьютере, пользователь стремится представить информацию в удобной для работы форме. Всё это означает , что надо знать конкретную цель, ожидаемый результат .
При этом важно понимать, что тот, кто управляет кем-либо или чем либо, должен обладать исходной (предварительной) информацией .
Например, для лётчика исходной информацией является:
Для водителя автомобиля, например, исходная информация – это :
Управление каким- либо объектом живой или неживой природы осуществляет человек или устройство, которые обладают исходной информацией: сведениями о существующей обстановке или ситуации, профессиональными знаниями ( если это человек), сведениями о самом объекте управления. Человек или устройство, получив необходимую исходную информацию, оказывает управляющее воздействие на объект управления.
Таким образом, всегда должен существовать объект управления, который может быть представителем как живой , так и неживой природы. В рассматриваемых примерах – это оркестр, ученики, компьютер, самолёт, автомобиль.
Однако только исходной информации недостаточно для успешного управления. В процессе управления должна быть использована информация о фактическом состоянии объекта управления, например, о текущем состоянии самого автомобиля или самолёта и об обстановке на дороге или полёте. Такая информация называется текущей, или рабочей.
Текущая информация о состоянии объекта управления должна постоянно поступать к человеку или устройству, которые управляют этим объектом. В этом случае говорят, что между ними существует обратная связь – она позволяет корректировать поведение объекта управления, то есть управлять им.
Не всегда управление осуществляется по замкнутой схеме. Например, управление потоком автомобилей и пешеходов с помощью светофора является примером незамкнутой (разомкнутой) схемы управления. Светофор не может воспринять корректирующую информацию, он выступает в роли устройства, которое только выдает управляющее воздействие. Изменение светов светофора- управляющие сигналы. Автомобили и пешеходы выступают в качестве объектов управления. Такой процесс получил название незамкнутого процесса управления.
Рассмотрим пример
Процесс обучения в школе построен по замкнутой схеме управления. Ученики являются объектами управления. Учитель перед началом урока обладает определённой исходной информацией: знаниями по предмету, знаниями об учениках. Эти знания позволяют ему построить урок так, чтобы ученики поняли новый материал. Применяя различные методы ведения урока, учитель оказывает на учеников управляющее воздействие. В процессе опроса учеников, что равносильно обратной связи , учитель делает вывод о том, как усвоен материал, и решает, что ему дальше делать – либо провести дополнительное разъяснение, либо дать новый материал. Он должен постоянно отслеживать текущую информацию, чтобы видеть, как реагируют ученики( объект управления) на его воздействие.
Системы автоматического 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 соответствии с представленной замкнутой схемой управления. В подобных схемах не требуется непосредственное участие человека. Системы автоматического управления используются на космических спутниках, на опасном для здоровья человека производстве и литейном промышленности , в хлебопекарнях, при поточном производстве, например при изготовлении микросхем.
Неавтоматические системы
В неавтоматических системах управления человек сам оценивает состояние объекта управления и на основе этой оценки воздействует на него. С такими системами вы сталкиваетесь постоянно в школе и дома. Дирижёр управляет оркестром, исполняющем музыкальное произведение. Учитель на уроке управляет классом в процессе обучения
Автоматизированные системы
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. Например, рабочий металлорежущего станка производит его установку и включение, остальные процессы выполняются автоматически. автоматизированная система продажи билетов работает под управлением человека, который запрашивает у компьютера необходимую информацию и на её основе принимает решение о продаже.
Кибернетика - наука об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах.
Кибернетика – это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.
Примеры процессов управления в жизни
Основатель кибернетики
Основателем кибернетики был американский математик Норберт Винер.
Первая книга по кибернетике вышла в 1948 году и называлась «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине».
Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие объекты – управляемые.
Обратная связь
Обратная связь в процессе управления - это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту.
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 coединены каналами прямой (рисунок 1) и обратной связи (рисунок 2). По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи – информация о состоянии управляемого объекта.
Системы, изучаемые в кибернетике, могут быть очень сложными, включающими в себя множество взаимодействующих объектов. Однако для понимания базовых понятий теории можно обойтись простейшей из таких систем, которая содержит всего два объекта – управляющий и исполнительный (управляемый). Примером может служить, например, система, состоящая из светофора и автомобиля (разомкнутая), полицейского и автомобиля (замкнутая).
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 .
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.
Более совершенные системы управления отслеживают результаты деятельности управляемой системы. В таких системах дополнительно появляется ещё 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 .
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, если увеличить – положительной.
В зависимости от степени участия человека в процессе управления системы управления делятся на 3 класса:
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 соответствии с представленной на рисунке 2 замкнутой схемой управления. 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, например при изготовлении микросхем, и пр.
В неавтоматических системах управления человек сам оценивает состояние объекта управления и на основе этой оценки воздействует на него. С такими системами вы сталкиваетесь постоянно в школе и дома. Дирижер управляет оркестром, исполняющим музыкальное произведение. Учитель на уроке управляет классом в процессе обучения.
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. Например, рабочий металлорежущего станка производит его установку и включение, остальные процессы выполняются автоматически. Автоматизированная система продажи железнодорожных или авиационных билетов, льготных проездных билетов в метрополитене работает под управлением человека, который запрашивает у компьютера необходимую информацию и на ее основе принимает решение о продаже.
ТЕСТ
1. Наука об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах?
2. Основатель кибернетики?
3. В каком году вышла первая книга по кибернетике?
Вопросы
* Свидетельство о публикации выдается БЕСПЛАТНО, СРАЗУ же после добавления Вами Вашей работы на сайт
