|
§ 25. Управление и кибернетика
Основные темы параграфа:
♦ возникновение кибернетики;
♦ что такое управление;
♦ алгоритм управления.
Вы уже знакомы с некоторыми областями использования компьютеров. Знаете, что с помощью компьютера можно печатать книги, выполнять чертежи и рисунки; быстро передавать информацию
на большие расстояния, создавать компьютерные справочники на любую
тему; производить расчеты. Существует еще одно важное приложение компьютерной техники — использование компьютеров для управления.
Возникновение 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.
Не случайно время появления этого научного направления совпало с
созданием первых ЭВМ. Н. Винер (рис. 5.1) предвидел, что использование
ЭВМ для управления станет одним из важнейших их приложений, а для этого
потребуется глубокий теоретический анализ самого процесса управления.
Этому и посвящена наука кибернетика.
 Рис. 5.1 Норберт Винер
Что такое управление
Управление 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. В первом приближении взаимодействие между такими объектами
можно описать схемой, изображенной на рис. 5.2.
 Рис. 5.2 Схема системы управления без обратной связи
В приведенных примерах управляющее воздействие производится в
разных формах: человек нажимает клавишу или поворачивает ручку
управления телевизором; хозяин голосом подает команду собаке; светофор
разными цветами управляет движением автомобилей и пешеходов на
перекрестке.
С кибернетической точки зрения все варианты управляющих
воздействий следует рассматривать как управляющую информацию,
передаваемую в форме команд.
В примере с телевизором через пульт управления передаются команды
следующего типа: «включить/выключить», «переключить канал»,
«увеличить/уменьшить громкость». Хозяин передает собаке команды голосом:
«Сидеть!», «Лежать!», «Взять!». Световые сигналы светофора шофер
воспринимает как команды: красный — «стоять», зеленый — «ехать», желтый —
«приготовиться».
Алгоритм управления
В данном выше определении сказано, что 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).
С 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.
Коротко о главном
Кибернетика — наука об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах.
Управление — это целенаправленное воздействие управляющего объекта на объект управления.
С точки зрения кибернетики управление происходит путем
информационного взаимодействия между объектом управления и управляющим
объектом.
Последовательность управляющих команд определяется алгоритмом
управления, а исполнителем этого алгоритма является объект управления.
Вопросы и задания
1. Кто был основателем кибернетики? В каком году вышла первая книга по кибернетике?
2. Что такое управление?
3. Что представляет собой управляющее воздействие с точки зрения кибернетики?
4. Что такое алгоритм управления?
5.
Определите, кто играет роль управляющего и кто (или что) играет роль
объекта управления в следующих системах: школа, класс, самолет, стая
волков, стадо коров.
6. Для систем управления, выявленных в
предыдущей задаче, назовите некоторые команды управления и скажите, в
какой форме они отдаются.
|
