Меню Рубрики

Что такое управляющее воздействие с точки зрения кибернетики

Управление и алгоритмы

Здесь вы узнаете:

♦ что за наука кибернетика;
♦ какие законы управления открыты кибернетикой;
♦ что такое алгоритм управления;
♦ какие бывают алгоритмы и как они описываются.

§ 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.

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.

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.

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».

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.

И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова, Информатика, 9 класс
Отослано читателями из интернет-сайтов

Основы информатики, подборка рефератов к урокам информатики, скачать рефераты, уроки информатики 9 класс онлайн, домашняя работа

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.

Содержание урока

Управление и кибернетика

Управление и кибернетика

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 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.

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 рисунке ниже:

В приведенных примерах управляющее воздействие производится в разных формах: человек нажимает кнопку 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», желтый — «приготовиться», зеленый — «ехать».

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:

Вопросы и задания:

Следующая страница Компьютерный практикум ЦОР. Управление и кибернетика

Управление и кибернетика (9 класс)

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 Вивера «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. Вивер 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.

Что такое управление.

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 рисунке ниже:

В приведенных примерах управляющее воздействие производится в разных формах: человек нажимает кнопку или поворачивает ручку управления телевизором; хозяин голосом подает команду собаке; светофор разными цветами управляет движением автомобилей и пешеходов на перекрестке.

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», желтый — «приготовиться», зеленый — «ехать».

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.

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.

Электронная тетрадь Войтовича Вадима

четверг, 3 марта 2016 г.

Управление и кибернетика

Основателем кибернетики был Норберт Винер. Первая книга о кибернетике вышла в 1948 году.
2) Что такое управление?

Управление — целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие объек ты — управляемые.

3) Что представляет собой управляющее воздействие с точки зрения кибернетики?

Управляющее воздействие — це ленаправленное воздействие одних объектов,которые являются управляющими, на другие, управляемые

Директор отдаёт приказы приказы в письменной форме

Учитель «выполните домашнее задание в письменных тетрадях» в письменной форме.

«Взлёт», «посадка» отдается в форме нажатия определенных рычагов и кнопок или устных команд второму пилоту.

Вожак стаи приказывает идти на охоту своей стаи с помощью воя, лая, или своеобразного поведения

Пастух приказывает стаду коров с помощью кнута

Уроки 1 — 2
Кибернетическая модель управления
Управление без обратной связи и с обратной связью
(§ 1. Управление и кибернетика. § 2. Управление с обратной связью)
Техника безопасности и организация рабочего места

Содержание урока

Управление и кибернетика

Управление и кибернетика

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 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.

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 рисунке ниже:

В приведенных примерах управляющее воздействие производится в разных формах: человек нажимает кнопку 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», желтый — «приготовиться», зеленый — «ехать».

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:

Вопросы и задания:

Следующая страница Компьютерный практикум ЦОР. Управление и кибернетика

Контрольная работа на тему «Управление и кибернетика»

Самостоятельная работа «Управление и кибернетика»

1. Кто был основателем кибернетики и в каком году она была основана?

2. Что представляет собой взаимодействие между управляющим и управляемым объектом с точки зрения кибернетики?

а) хранение информации

б) информационный процесс

в) процесс хранения, обработки и передачи информации

3. Алгоритм называется _________________, если в нем содержится указание на повторение одних и тех же действий по некоторому условию.

4. _________________ — это целенаправленное воздействие управляющего объекта на объект управления.

5. __________________ объект – это объект в системе управления, который производит управляющее воздействие на управляемый объект (объект управления).

6. Заполни столбцы таблицы данными из первого столбца.

Регулировщик, учитель, собака, телевизор, автомобиль, карандаш, самолет, оркестр, оператор станка, воздушный змей, дирижер.

7. С точки зрения кибернетики управление происходит путем __________________________________ между объектом управления и управляющим объектом.

Самостоятельная работа «Управление и кибернетика»

1. Что такое кибернетика?

2. Что такое управление?

а) системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру

б) целенаправленное воздействие управляемых объектов на управляющие

в) целенаправленное воздействие управляющих объектов на управляемые

3. Последовательность команд по управлению объектом, выполнение которой приводит к достижению заранее поставленной цели, называется ____________________________ .

4. Без учета обратной связи алгоритм управления может быть только _______________________.

5. ______________________ объект (объект управления) — это объект, который принимает команды от управляющего объекта и выполняет их.

6. Заполни строку таблицы, используя справку.

— Автоматические замкнутая система управления, не требуется участие человека (автопилот)

— Автоматизированные сбор и обработку

информации осуществляет аппаратура, а решение принимает человек

— человек сам оценивает состояние объекта

7. Системы, в которых роль управляющего объекта поручается ____________________, называются автоматическими системами с программным управлением.

Самостоятельная работа «Управление и кибернетика»

1. Кто был основателем кибернетики и в каком году она была основана? Норберт Винер, 1948 г. США

2. Что представляет собой взаимодействие между управляющим и управляемым объектом с точки зрения кибернетики?

а) хранение информации

б) информационный процесс

в) процесс хранения, обработки и передачи информации

3. Алгоритм называется циклическим, если в нем содержится указание на повторение одних и тех же действий по некоторому условию.

4. Управление — это целенаправленное воздействие управляющего объекта на объект управления.

5. Управляющий объект – это объект в системе управления, который производит управляющее воздействие на управляемый объект (объект управления).

6. Заполни столбцы таблицы данными из первого столбца.

Регулировщик, учитель, собака, телевизор, автомобиль, карандаш, самолет, оркестр, оператор станка, воздушный змей, дирижер.

7. С точки зрения кибернетики управление происходит путем информационного взаимодействия между объектом управления и управляющим объектом.

Самостоятельная работа «Управление и кибернетика»

1. Что такое кибернетика? наука об управлении и связях в живых организмах и технических устройствах

2. Что такое управление?

а) системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру

б) целенаправленное воздействие управляемых объектов на управляющие

в) целенаправленное воздействие управляющих объектов на управляемые

3. Последовательность команд по управлению объектом, выполнение которой приводит к достижению заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления .

4. Без учета обратной связи алгоритм управления может быть только линейным.

5. Управляемый объект (объект управления) — это объект, который принимает команды от управляющего объекта и выполняет их.

6. Заполни строку таблицы, используя справку.

Автоматические замкнутая система управления не требуется участие человека (автопилот)

человек сам оценивает состояние объекта

Автоматизированные сбор и обработку информации осуществляет аппаратура, а решение принимает человек

— Автоматические замкнутая система управления, не требуется участие человека (автопилот)

— Автоматизированные сбор и обработку

информации осуществляет аппаратура, а решение принимает человек

— человек сам оценивает состояние объекта

7. Системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением.

Электронная тетрадь Шабурова 9б

среда, 2 марта 2016 г.

Домашнее задание №15 на 04.03.2016

№1
Кто был основателем кибернетики? В каком году вышла первая книга по кибернетике?

Норберт Винер создал новую науку, выпустив в 1948 году книгу «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине».

№2
Что такое управление?

Управление — это целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие объекты — управляемые.

№3
Что представляет собой управляющее воздействие с точки зрения кибернетики?

Управляющее воздействие в кибернетике следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд.

№4
Что такое алгоритм управления?

Алгоритм управления — это последовательность команд по управлению объектом, выполнение которого приводит к достижению заранее поставленной цели.

№5
Определите, кто играет роль управляющего и кто(или что) играет роль объекта управления в следующих системах: школа, класс, самолет, стая волков, стадо коров.

Школа: Директор-учителя;
Класс:Учитель-ученики;
Самолет:Пилот-самолет;
Стая волков:Вожак-стая;
Стадо коров:Пастух-коровы.

№6
Для систем управления, выявленных в предыдущей задаче, назовите некоторые команды управления и скажите, в какой форме они отдаются.

Учитель управляет — ученики объекты управления(выполни дз отдается в форме задания по учебнику или тетради); Пилот управляет — самолет объект управления(взлет отдается в форме нажатия определенных рычагов и кнопок и устных команд экипажу); Вожак управляет — стая объекты управлении(охота или добыча еды — вой, лай или своебразное поведение животного); Пастух управляет — коровы объекты управления (переход на пастбище, кнут отдаст все нужные команды).

Обратная связь — это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту.
Отличие прямой связи от обратной в том, что в прямой связи управляющий только отдает команды и не принимает информацию от объекта управления о его состоянии.

Схема управления без обратной связи:
Управляющий объект ->(управляющее воздействие) ->Управляемый объект.

Схема управления с обратной связью:
Управляющий объект ->(управляющее воздействие) -> Управляемый объект ->(обратная связь)-> Управляющий объект.

Системы, в которых роль управляющего объекта получается компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением.
Для функционирования такой системы, во-первых, между компьютером и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь, во-вторых, в память компьютера должна быть заложена программа управления, поэтому такой способ управления называют программным управлением.

Проанализируем систему «учитель-класс»
Учитель-он управляющий,Ученик-слушающий(объект управления).
Механизм действует очень простой. Учитель рассказывает свой материал,ученик его запоминает->учит дома->приходит в школу и на нужном уроке рассказывает свой ответ, то есть учитель должен понять то, что говорит ученик ,ведь это её слова устами ученика.

1)Что представляет собой управляющее воздействие с точки зрения кибернетики?

2)Определите,кто играет роль управляющего и кто (или что) играет роль объекта управления в следующих системах:школа , класс , самолет , стая волков, стадо коров.

1)Цленаправленное воздействие одних объектов,кот-ые являются управляющими, на другие, управляемые
2)директор-управляющий,учителя-управляемые;
учитель-управляющий, ученики — управляемые;
управляющий-пилот,управляемый- самолет;
управляющий-вожак,управляемые-другие волки,
управляющий- пастух, управляемые- коровы.

Другие вопросы из категории

Посчитать сумму чисел больше 20 , но меньше 100, кратное 3.

ВАРИАНТЫ
Физическая карта
Глобус
График зависимости расстояния от времени
Макет здания
Схема узора для вязания крючком
Муляж яблоко
Манекен
Схема метро
№2)Укажите образные информационные модели
ВАРИАНТЫ
Рисунок
Фотография
Словесное описание
Формула
№3)Отметьте пропушеное слово.
Словесное описание горного ландшафта является. моделью
ВАРИАНТЫ
Образной
Знаковой
Смешаной
Натуральной
№4)Укажите пары объектов о котрых можно сказать что они находятся в отношении (объект-модель)
ВАРИАНТЫ
Компьютер-процес
Новосибирск-город
Слякоть-насморк
Автомобиль-техническое описание автомобиля
Город-путеводитель по городу

Читайте также

алгоритм может представлять собой некоторую последовательность вычислений, а может последовательность действий нематематического характера

алгоритм всегда представляет собой последовательность действий нематематического характера

Напишите в столбик последовательность своих действий при пришивании оторванной пуговицы

2. Операционные системы представляют собой программные продукты, входящие в состав_____________
3. Программы обслуживания устройств компьютера называются_____________
4. Прикладные программы- это программы для_________________

1. Операционная система — это___________________
2. Программы обслуживания устройств компьютера называются____________________
3. Программой архиватором называют программу, которая_______________
4. В прикладное ПО входят________________________

структура памяти ПК? В каком виде ПК хранит в памяти информацию? Что такое байт? Какое максимальное число может храниться в 1 байте? Основные блоки входящие в структурную схему ПК? Какое устройство необходимо для управлением компьютером? Какие устройства ввода информации вы знаете? Какие устройства вывода информации вы знаете? Для чего необходимо …

2.2. Кибернетика и ее принципы

Системы, которые изучает кибернетика – это множество подсистем и элементов, соединенных между собой цепью причинно-следственных взаимозависимостей. Каждая машина или живой организм являются примером систем взаимосвязанных подсистем и элементов. Работа одних подсистем и элементов является причиной действия других подсистем и элементов.

Такая ситуация наблюдается в химических, биологических, машинных, социально-экономических процессах. Именно это дало возможность создать такую науку, как кибернетика. Кибернетика как наука занимается изучением систем произвольной природы, способных воспринимать, хранить и обрабатывать информацию, используя ее для управления и регулирования происходящих процессов. Как наука кибернетика сама по себе существовать не может. Она подпитывается за счет других наук и имеет тенденцию к саморазвитию (рис 2.3).

Исследование систем произвольной природы и происходящих при этом процессов требует привлечения самых различных наук. Кибернетику можно представить в виде двух составляющих: общая (теоретическая) и прикладная. Общая (теоретическая) кибернетика включает в себя в основном теории информации, программирования и систем управления. В прикладную входят техническая, биологическая, военная, экономическая кибернетики. Одним из важных разделов прикладной кибернетики является экономическая кибернетика, изучающая процессы, происходящие в системах народного хозяйства. При исследовании систем управления общими применяемыми методами как в общей, так и в прикладной кибернетике, являются «системный анализ», «исследование операций» и др.

Применение кибернетики в экономике служит как познавательным целям, так и хозяйственной практике. Познавательная цель достигается тем, что кибернетика позволяет по-новому рассматривать способы связей между подсистемами и элементами систем, способы построения и функционирования социально-экономических систем в целом и их частей. Например, механизм функционирования рынка, денежного обращения, обмена товаров через внешнюю торговлю.

Кибернетика открыла сходство и общность принципов, которым подчиняются системы взаимосвязанных действий, и привела к важным теоретическим и практическим последствиям. Теоретическое значение этого открытия состоит прежде всего в том, что она показала существование ряда принципов, присущих системам живой и неживой природы. Такими основными принципами являются:

деление целого на подсистемы;

Рис. 2.3. Кибернетика как совокупность наук

Рассмотрим сущность и содержание основных принципов, присущих системам живой и неживой природы.

Саморегулирование. Живые организмы, в том числе и человек, технические устройства, социально-экономические процессы отличаются способностью к саморегулированию. Например, птицы и млекопитающие автоматически, независимо от температуры окружающей среды, регулируют внутреннюю температуру своего тела, поддерживая ее на определенном уровне. Отсюда следует, что существует некий механизм регулирования, обеспечивающий, например, поддержание температуры тела человека на уровне около 37 градусов. Таким же образом поддерживается на определенном уровне кровяное давление и другие характеристики жизнедеятельности человека. В биологии такое явление называется гомеостазом.

В своей книге [4] Н. Винер показал, что принципы действия саморегулирования в живых организмах и в технических устройствах одни и те же. Он также утверждал, что принцип саморегулирования вполне возможен в управлении общественными и экономическими процессами.

Изоморфизм. Под изоморфизмом понимается соответствие соотношения закономерностей подсистем и элементов одной системы свойствам подсистем и элементов другой системы. Свойствам подсистем и элементам системы А соответствуют аналогичные свойства подсистем и элементов системы Б. В связи с этим, если изучаются именно эти свойства, то множества А и Б неразлучны и тождественны. Изучая одно из них, тем самым устанавливают свойства другого. Системы элементов, которые находятся в отношении изоморфизма, называются изоморфными.

С точки зрения кибернетики, имеется наличие изоморфизма в структуре и функциях управления в живых организмах, машинах и других системах. Организмы живой природы, которые рассматриваются с точки зрения управления и связей, существенно не отличаются от других сложных динамических систем. В частности, от автоматических линий. Например, структура нервных волокон человека в некоторой степени сходна со структурой связей автоматики и построена на одних и тех же принципах. Накопление и переработка информации у них имеет дискретный характер.

Как в живых, так и в неживых системах имеется другое структурное свойство, заключающееся в наличии у них контура обратной связи. Поэтому некоторые существенные особенности систем можно имитировать с помощью вычислительных машин. На изоморфизме основываются методы статистических испытаний с помощью вычислительной техники. Эти методы в настоящее время применяются в управлении производством.

Возможность моделирования с помощью вычислительной техники любых сложных динамических систем, процессов и ситуаций, в том числе процессов производства, позволяет считать, что вычислительная техника может быть изоморфной любой динамической системе. Поэтому эту технику можно называть кибернетической.

Обратная связь. Для систем любой природы необходимым условием их эффективного функционирования является наличие обратной связи, сигнализирующей о достигнутых результатах. На основании полученной информации о результатах функционирования системы идет процесс корректировки управляющего воздействия. Система обратной связи в упрощенном виде приведена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Схема системы с обратной связью

Входная величина R воздействует на управляемый объект (процесс) и превращается в выходную величину Y. Величина Y с помощью канала обратной связи подается на вход, регулирует входную величину R и в виде управляющего сигнала X воздействует уже по-новому на управляемый объект (процесс).

В результате возникает связь, образующая замкнутый контур. Различают две формы связи: отрицательную и положительную. Отрицательная обратная связь уменьшает отклонение выходной величины от заданного значения, то есть стремится установить и поддерживать некоторое устойчивое равновесие.

Обратная связь, с точки зрения кибернетики, является информационным процессом, так как связана с переработкой информации, поступившей на вход R. Понятие обратной связи универсально. Оно используется в различных областях науки и техники. В биологических науках термин «обратная связь» часто фигурирует под названием «обратная афферентация».

Иерархичность управления. Под иерархичностью управления понимается многоступенчатое управление, характерное для живых организмов, технических, социально-экономических и других систем. При иерархическом построении систем нижние уровни управления отличаются большой скоростью реакции и быстротой переработки поступающих сигналов. Чем менее разнообразны сигналы, тем быстрее реакция – ответ на информацию. По мере повышения уровня иерархии действия становятся более медленными, но отличаются большим разнообразием. Они, как правило, идут не в темпе воздействия, а могут включать в себя размышление, сопоставление и т. п. Такие принципы широко используются при построении производственных организаций.

В качестве примера на рис. 2.5 приведена схема иерархического построения производственной организации, состоящей из трех уровней.

Рис. 2.5. Схема иерархического построения производственной организации

На верхнем уровне иерархии управления (ВУУ) производственной организации находится административно-управленческий аппарат организации (генеральный директор, технический директор, директор по экономике и финансам и др.), выдающие управленческие решения и команды на средний уровень управления (СУУ) – уровень цехов. После определенной переработки управленческой информации на среднем уровне информация поступает на нижний уровень иерархии управления (НУУ) – участки. Результаты переработки информации на нижнем уровне по каналам обратной связи передаются на верхний уровень управления. В случае отклонения хода процесса производства от заранее запланированных величин объемов реализуемой продукции, производительности труда и т. п. с помощью действий на верхнем уровне иерархии управления осуществляется регулирование хода процесса производства продукции.

В общем случае управление с иерархической структурой основано на том, что каждая из подсистем решает некоторую частную задачу в условиях относительной самостоятельности. Управленческие решения, в частности, прогнозные и оперативные планы, разработанные на верхнем уровне управления, постоянно координируются этим уровнем. При итеративном (обозначающем повторяющееся действие) характере выработки управленческих решений подсистем надлежащего уровня, их последующая координация верхним уровнем осуществляется во времени многократно.

В вычислительных машинах принцип иерархичности управления наиболее полно реализуется при микропрограммном управлении. В таком случае из центрального устройства на блоки местного устройства поступает обобщенный сигнал– код операции. Например, «сложить», «умножить». Местное устройство управления разбивает всю операцию на простые микрооперации или микрокоманды, выполняемые затем в необходимой последовательности.

Деление целого на подсистемы. Множество элементов, составляющих систему, объединяются в нее по определенному признаку или правилу. При введении некоторых дополнительных признаков и правил все множество элементов системы можно разделить на подмножества, выделяя тем самым из системы ее составные части – подсистемы.

Таким образом, любая система, состоящая из целого, в то же время состоит из множества подсистем, каждую из которых можно рассматривать как самостоятельную обособленную систему. И наоборот, любая система, представляющая собой нечто целое, в то же время является частью, подсистемой более масштабной системы.

Динамическая локализация. В кибернетических системах благодаря наличию связей между элементами реализуется принцип динамического размещения, то есть локализации информации, при которой сообщения передаются во временной последовательности по каналам связи. Следовательно, основным свойством динамической системы является организация структуры памяти в виде временной последовательности.

Тем не менее это не исключает статического размещения информации в элементах системы в течение определенного времени. Однако, последовательная во времени пересылка сообщений между элементами является главной предпосылкой организации функционирования такого множества элементов, как система. В общем случае из-за свойств дискретности процессов передачи информации представление о динамической локализации является обобщением понятия статической локализации и лежит в основе процессов ее сохранения в системе, которая может рассматриваться как структура памяти.

Любая система может быть рассмотрена как система памяти, организованная в соответствии с принципом динамической локализации. Одним из частных свойств системы в целом и отдельных ее элементов является свойство устойчивости к влиянию входных воздействий – свойство самовыравнивания. Свойство самовыравнивания определяется способностью элемента перейти под влиянием скачкообразно нанесенного входного воздействия в новое установившееся состояние без помощи регулятора.

«Кибернетика. Кибернетическая модель управления. Управление с обратной связью» — Информатика и ИКТ (9 класс)

за привлеченного слушателя на курсы профессиональной переподготовки

Описание презентации по отдельным слайдам:

Кибернетика. Кибернетическая модель управления

Возникновение кибернетики В 1948 году в США и Европе вышла книга американского математика Норберта Винера «Кибернетика». Кибернетика – наука об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах. Норберт Винер

Что такое управление Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие объекты – управляемые. УПРАВЛЯЮЩИЙ объект УПРАВЛЯЕМЫЙ объект

УПРАВЛЯЕМЫЙ УПРАВЛЯЮЩИЙ Управляющее воздействие

Управляющее воздействие С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд.

Алгоритм управления Последовательность команд по управлению объектом, выполнение которой приводит к достижению заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления.

Выводы: Объект управления называется исполнителем управляющего алгоритма. С точки зрения кибернетики взаимодействие между управляющим и управляемым объектами рассматривается как информационный процесс.

Вопросы: Кто был основателем кибернетики? В каком году вышла первая книга по кибернетике? Что такое кибернетика? Что такое управление? Что представляет собой управляющее воздействие с точки зрения кибернетики? Что такое алгоритм управления? Назовите системы управления в повседневной жизни, где присутствует роль управляющего и роль объекта управления. Для систем управления, выявленных в предыдущем задании, назовите некоторые команды управления и скажите, в какой форме они отдаются.

Домашнее задание: В приведённом ниже списке найдите соответствие между управляющим и управляемым объектами и заполните таблицу: оркестр, лошадь, тренер, наездник, актёр, дирижёр, водитель, режиссёр, спортсмен, автобус. Приведите примеры управляющего воздействия в быту и назовите команды управления (3-4 примера). Управляющий объект Управляемый объект

Управление с обратной связью

Линейный алгоритм Вот алгоритм работы светофора: Такой алгоритм называется линейным или последовательным.

Обратная связь Управление происходит эффективнее, если управляющий не только отдает команды, то есть 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.

Модель управления с обратной связью

Циклы и ветвления в алгоритмах Вот как можно записать алгоритм поиска нужной передачи по телевизору: ВКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА 1-М КАНАЛЕ ПОКА НЕ БУДЕТ НАЙДЕНА ИСКОМАЯ ПЕРЕДАЧА, ПОВТОРЯТЬ: ПЕРЕКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА СЛЕДУЮЩИЙ КАНАЛ В этом алгоритме содержится указание на повторение одних и тех же действий (переключить канал) по некоторому условию (пока не найдем передачу). Такой алгоритм называется циклическим.

Пример с регулировщиком Назовем пересекающиеся дороги: Дорога-1 и Дорога-2. Логика управления движением описывается следующим алгоритмом: ЕСЛИ НА ДОРОГЕ-1 СКОПИЛОСЬ БОЛЬШЕ МАШИН ТО ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-1 ИНАЧЕ ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-2 Здесь по определенному условию происходит выбор одного из двух действий. Такой алгоритм называется ветвящимся.

Проверка выполнения условия и в первом и во втором примере стала возможна благодаря обратной связи. В 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).

Системы с программным управлением Системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением. Для функционирования такой системы: между компьютером и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь; в память компьютера должна быть заложена программа управления. Поэтому такой способ управления называют программным управлением.

Вопросы: 1. Что такое обратная связь в процессе управления? 2. Какую структуру имеет управляющий алгоритм в системе без обратной связи? 3. Какую структуру может иметь управляющий алгоритм при наличии обратной связи? 4. Что такое система с программным управлением? 5. Проанализируйте систему «учитель—класс» как систему управления. Кто здесь управляющий объект, кто — объект управления? Какие действуют механизмы прямой и обратной связи?

Задания: 6. Придумайте ситуации на уроке, когда учитель использует ветвление или цикл, принимая управляющие решения. 7. Назовите систему, в которой учитель является объектом управления. Проанализируйте ее. 8. Опишите систему обучения, в которой роль учителя выполняет компьютер. Какие механизмы прямой и обратной связи действуют в такой системе? В чем преимущества и в чем недостатки компьютерного обучения по сравнению с традиционным?

  • Павлова Алена ВладимировнаНаписать 720 07.10.2018

Номер материала: ДБ-133450

ВНИМАНИЮ УЧИТЕЛЕЙ: хотите организовать и вести кружок по ментальной арифметике в своей школе? Спрос на данную методику постоянно растёт, а Вам для её освоения достаточно будет пройти один курс повышения квалификации (72 часа) прямо в Вашем личном кабинете на сайте «Инфоурок».

Пройдя курс Вы получите:
— Удостоверение о повышении квалификации;
— Подробный план уроков (150 стр.);
— Задачник для обучающихся (83 стр.);
— Вводную тетрадь «Знакомство со счетами и правилами»;
— БЕСПЛАТНЫЙ доступ к CRM-системе, Личному кабинету для проведения занятий;
— Возможность дополнительного источника дохода (до 60.000 руб. в месяц)!

Пройдите дистанционный курс «Ментальная арифметика» на проекте «Инфоурок»!

    07.10.2018 1080
    07.10.2018 160
    07.10.2018 441
    07.10.2018 85
    05.10.2018 62
    05.10.2018 1008
    05.10.2018 97
    04.10.2018 88

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Источники:
  • http://xn----7sbbfb7a7aej.xn--p1ai/informatika_09_sim/informatika_materialy_zanytii_09_01_02_02.html
  • http://ikthelp.ru/upravlenie-i-kibernetika-9-klass
  • http://vadimvoitovich22.blogspot.com/2016/03/blog-post.html
  • http://xn----7sbbfb7a7aej.xn--p1ai/informatika_09_sim/informatika_materialy_zanytii_09_01_02_02.html
  • http://globuss24.ru/doc/kontrolynaya-rabota-na-temu-upravlenie-i-kibernetika
  • http://ilovegleemonchelfinnchelklaine.blogspot.com/2016/03/15-04032016.html
  • http://himia.neznaka.ru/answer/3030698_1cto-predstavlaet-soboj-upravlausee-vozdejstvie-s-tocki-zrenia-kibernetiki/
  • http://studfiles.net/preview/3316635/page:6/
  • http://infourok.ru/kibernetika-kiberneticheskaya-model-upravleniya-upravlenie-s-obratnoy-svyazyu-informatika-i-ikt-klass-3278680.html