Информационные основы процессов управления Тема урока:

Управление -это важный процесс, обеспечивающий целенаправленное поведение какой-либо системы. -это важный процесс, обеспечивающий целенаправленное поведение какой-либо системы. Управлять - значит влиять на ход какого-либо процесса или состояние некоторого объекта и его положения в пространстве. Управлять - значит влиять на ход какого-либо процесса или состояние некоторого объекта и его положения в пространстве. Любой вид управления подразумевает вполне определенную цель, то есть управление является всегда целенаправленным действием с заранее заданной целью. Любой вид управления подразумевает вполне определенную цель, то есть управление является всегда целенаправленным действием с заранее заданной целью.

ПРИМЕРЫ Автомобиль привезет пассажиров в нужное место, если водитель будет правильно им управлять. Автомобиль привезет пассажиров в нужное место, если водитель будет правильно им управлять. Компьютер поможет решить вам практически любую учебную задачу, если уметь с ним "управляться". Компьютер поможет решить вам практически любую учебную задачу, если уметь с ним "управляться". При эффективном управлении коллектив школы может добиться хороших показателей. При эффективном управлении коллектив школы может добиться хороших показателей. Грамотное управление страной, как правило, приводит к миру и повышению благосостояния ее жителей. Грамотное управление страной, как правило, приводит к миру и повышению благосостояния ее жителей.

Во всех этих примерах можно выделить: объект управления (автомобиль, компьютер, коллектив школы, население страны); объект управления (автомобиль, компьютер, коллектив школы, население страны); управляющую систему (водитель, пользователь компьютера, администрация школы, правительство); управляющую систему (водитель, пользователь компьютера, администрация школы, правительство); цель управления (добраться до нужного места, получить ответ задачи, повышение успеваемости, повышение благосостояния населения); цель управления (добраться до нужного места, получить ответ задачи, повышение успеваемости, повышение благосостояния населения); управляющие воздействия (поворот руля и нажатие педалей, последовательность команд, поощрения и наказания, приказы и законы); управляющие воздействия (поворот руля и нажатие педалей, последовательность команд, поощрения и наказания, приказы и законы); реакцию объекта управления на управляющее воздействие (перемещение автомобиля, сообщения о выполнении команд компьютером, рост количества хороших оценок, увеличение статистических показателей благосостояния). реакцию объекта управления на управляющее воздействие (перемещение автомобиля, сообщения о выполнении команд компьютером, рост количества хороших оценок, увеличение статистических показателей благосостояния).

Схема процесса управления Управляющая система Объект управления Исходная информация Управляющее воздействие Обратная связь (текущая информация о состоянии объекта управления) Результат деятельности объекта

информация обрабатывается, преобразуется в последовательность сигналов-команд для рук и ног Рассмотрим процесс управления на примере управления автомобилем Управляющая система Мозг водителя Объект управления Машина Управляющее воздействие Сигналы передаются по нервным путям и управляют движением рук и ног Обратная Связь (состояние машины и дороги, дорожные знаки, сигналы светофора, наличие встречного транспорта, пешеходов и т. д.). Исходная Информация профессиональные навыки знание правил маршрут (руль, сцепление тормоза) Результат деятельности объекта машина едет по заданному маршруту

Вывод Этот пример показывает, что без информации, ее передачи, преобразования и использования управление невозможно. В В основе любого процесса управления лежат информационные процессы.

Замкнутая система в любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух систем управляющей и управляемой. Если они соединены каналами прямой и обратной связи, то такую систему называют замкнутой или системой с обратной связью. в любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух систем управляющей и управляемой. Если они соединены каналами прямой и обратной связи, то такую систему называют замкнутой или системой с обратной связью. Управляющая система Объект управления Исходная информация Управляющее воздействие Обратная связь (текущая информация о состоянии объекта управления) Результат деятельности объекта

По каналу прямой связи передается сигналы (команды) управления, вырабатываемые в управляющей системе. По каналу прямой связи передается сигналы (команды) управления, вырабатываемые в управляющей системе. Подчиняясь этим командам, управляемый объект осуществляет свои рабочие функции. Подчиняясь этим командам, управляемый объект осуществляет свои рабочие функции. В свою очередь, объект управления соединен с управляющей системой каналом обратной связи, по которому поступает информация о состоянии управляемого объекта. В свою очередь, объект управления соединен с управляющей системой каналом обратной связи, по которому поступает информация о состоянии управляемого объекта. В управляющей системе эта информация используется для выработки новых сигналов управления. В управляющей системе эта информация используется для выработки новых сигналов управления.

Разомкнутая система (нарушен прямой канал связи) Управляющая система Объект управления Исходная информация Управляющее воздействие Обратная связь (текущая информация о состоянии объекта управления) Результат деятельности объекта

ПРИМЕРЫ, когда нарушена работа прямого канала связи. Учитель объясняет ученикам задание, которое они должны выполнить, но громкий шум за окнами заглушает его голос. Учитель объясняет ученикам задание, которое они должны выполнить, но громкий шум за окнами заглушает его голос. Вы набираете на клавиатуре команду компьютеру, но соединительный провод поврежден. Вы набираете на клавиатуре команду компьютеру, но соединительный провод поврежден. Водитель хочет снизить скорость автомобиля, но тормоза "отказали". Водитель хочет снизить скорость автомобиля, но тормоза "отказали". Телевизионный ролик "призывает" избирателей голосовать за какого-либо кандидата, но зрители переключают телеканал.. Телевизионный ролик "призывает" избирателей голосовать за какого-либо кандидата, но зрители переключают телеканал..

Вывод: Когда нарушена работа прямого канала связи, управляющее воздействие не доходит до объекта управления. Его поведение либо становится хаотичным, непредсказуемым, либо он продолжает действовать по последним полученным инструкциям, которые, вероятнее всего, уже устарели. Когда нарушена работа прямого канала связи, управляющее воздействие не доходит до объекта управления. Его поведение либо становится хаотичным, непредсказуемым, либо он продолжает действовать по последним полученным инструкциям, которые, вероятнее всего, уже устарели. Вряд ли в этом случае можно ожидать достижения заданной цели деятельности Вряд ли в этом случае можно ожидать достижения заданной цели деятельности

Разомкнутая система (нарушен обратный канал связи) Управляющая система Объект управления Исходная информация Управляющее воздействие Обратная связь (текущая информация о состоянии объекта управления) Результат деятельности объекта

ПРИМЕРЫ, когда обратная связь нарушена, либо отсутствуют каналы обратной связи. Информация, отображаемая на дисплее компьютера - важный канал обратной связи в системе "пользователь-компьютер", если дисплей выходит из строя, то использовать компьютер становится крайне затруднительно. Информация, отображаемая на дисплее компьютера - важный канал обратной связи в системе "пользователь-компьютер", если дисплей выходит из строя, то использовать компьютер становится крайне затруднительно. Диктатор, как правило, управляет другими людьми, лишь отдавая управляющие указания и принимая за аксиому тезис об их правильности, полезности, своевременности. Диктатор, как правило, управляет другими людьми, лишь отдавая управляющие указания и принимая за аксиому тезис об их правильности, полезности, своевременности. Светофор на перекрестке неспособен воспринимать информацию о текущем состоянии движения на этом перекрестке, например, с какой стороны скопилось больше машин. Светофор на перекрестке неспособен воспринимать информацию о текущем состоянии движения на этом перекрестке, например, с какой стороны скопилось больше машин.

Вывод: Разомкнутая система оказывается неспособной к управлению. И в этом случае вряд ли можно ожидать достижения заданной цели деятельности. Разомкнутая система оказывается неспособной к управлению. И в этом случае вряд ли можно ожидать достижения заданной цели деятельности. ЗАМЕЧАНИЕ ЗАМЕЧАНИЕ Для выработки управляющих решений, обеспечивающих достижение цели управления, управляющая система должна получать информацию не только о состоянии объекта управления, но и о состоянии внешней среды. Принцип замкнутой системы управления, или принцип управления с обратной связью, лежит в основе действия большинства современных систем автоматического управления, в том числе компьютера Принцип замкнутой системы управления, или принцип управления с обратной связью, лежит в основе действия большинства современных систем автоматического управления, в том числе компьютера

Основные понятия кибернетики Информация и управление являются основными понятиями кибернетики науки об управлении и связи в живом организме, машине, обществе. Информация и управление являются основными понятиями кибернетики науки об управлении и связи в живом организме, машине, обществе. Общие принципы управления применимы не только для решения задач управления сложными техническими объектами, но также и для совершенствования управления экономическими и общественно-социальными системами. Для этого разработаны теория оптимального планирования, математического программирования, теория операций, теория игр, теория массового обслуживания и др. Общие принципы управления применимы не только для решения задач управления сложными техническими объектами, но также и для совершенствования управления экономическими и общественно-социальными системами. Для этого разработаны теория оптимального планирования, математического программирования, теория операций, теория игр, теория массового обслуживания и др.

Из рассмотренного материала может возникнуть представление о том, что информации не было до появления человека и она начала возникать только после того как на Земле появился человек и стал разумным, то есть способным воспринимать, запоминать, перерабатывать и обмениваться информацией. Так ли это?

Посмотрев вокруг, можно найти достаточно мною примеров информации, к существованию которой человек не имеет прямого отношения. Посмотрев вокруг, можно найти достаточно мною примеров информации, к существованию которой человек не имеет прямого отношения. Например, если спилить дерево, то по кольцам на стволе можно определить сколько ему лет, дождливым или засушливым был каждый год его жизни. Значит дерево хранит информацию обо всей своей жизни. Например, если спилить дерево, то по кольцам на стволе можно определить сколько ему лет, дождливым или засушливым был каждый год его жизни. Значит дерево хранит информацию обо всей своей жизни. Если посадить желудь, то вырастет дуб, а из пшеничного зерна вырастет пшеничный колос. Значит в семенах хранится вся (генетическая) информация о растениях. Если посадить желудь, то вырастет дуб, а из пшеничного зерна вырастет пшеничный колос. Значит в семенах хранится вся (генетическая) информация о растениях. Для того, чтобы хищник мог насытится, ему надо выследить и поймать жертву. А для этого хищнику надо оценить расстояние до жертвы, выбрать необходимую скорость движения и маневр. Расстояние, скорость и маневр - это информация, используемая хищником во время охоты. Для того, чтобы хищник мог насытится, ему надо выследить и поймать жертву. А для этого хищнику надо оценить расстояние до жертвы, выбрать необходимую скорость движения и маневр. Расстояние, скорость и маневр - это информация, используемая хищником во время охоты. Но ведь растения и животные существуют миллиарды лет, они появились на Земле задолго до человека. Значит информация была и до появления человека, она используется в системах, в которых при помощи управления надо достичь определенного результата. Но ведь растения и животные существуют миллиарды лет, они появились на Земле задолго до человека. Значит информация была и до появления человека, она используется в системах, в которых при помощи управления надо достичь определенного результата.

Системы, рассмотренные выше, называют целесообразно действующими (или самоуправляемыми). Р Растения, животные, человек, некоторые технические устройства, созданные человеком - это примеры целесообразно действующих систем. Основным признаком таких систем является то, что их существованию (или функционированию) присуща целесообразность - наличие цели. Обычная цель в таких системах - поддержание ее в определенном состоянии. Состояние самоуправляемых систем определяется величинами (параметрами), значения которых, к примеру, не должно выходить за определенные границы. Свойства самоуправляемых систем изучает кибернетика - наука об общих закономерностях процессов управления в технике, живых организмах и обществе. Поэтому самоуправляемые системы часто называют кибернетическими (КС). Самоуправляемые или кибернетические системы

Понятие автоматизации Автоматизацией называют такое развитие производства, при котором непосредственное управление человеком работой машин и механизмов заменяется управлением при помощи автоматических устройств и компьютеров. Автоматизацией называют такое развитие производства, при котором непосредственное управление человеком работой машин и механизмов заменяется управлением при помощи автоматических устройств и компьютеров.

Классы систем управления По уровню автоматизации (по степени участия человека в процессе управления) системы управления делятся на три класса: По уровню автоматизации (по степени участия человека в процессе управления) системы управления делятся на три класса: 1. Автоматические системы Автоматические системы Автоматические системы 2. Автоматизированные системы Автоматизированные системы Автоматизированные системы 3. Неавтоматические (механизированные) системы Неавтоматические (механизированные) системы Неавтоматические (механизированные) системы

Автоматические системы системы, в которых человек полностью исключен из управления называются автоматическими системы, в которых человек полностью исключен из управления называются автоматическими 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 замкнутой схемой 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 замкнутой схемой управления. замкнутой схемой управления. замкнутой схемой управления.

Примеры автоматических систем: Управление космическими спутниками Управление космическими спутниками на опасных для человека объектах на опасных для человека объектах В атомной промышленности В атомной промышленности В литейной и т.д. В литейной и т.д. На особо точном производстве (микросхем) На особо точном производстве (микросхем) На поточном производстве (автоматические линии) На поточном производстве (автоматические линии) Одним из первых примеров замены человека в управлении, поразивших людей того времени было изобретение Герона Александрийского. Одним из первых примеров замены человека в управлении, поразивших людей того времени было изобретение Герона Александрийского.

Автоматизированные системы Системы, в которых человек участвует в управлении вместе с использованием автоматических устройств называются автоматизированными. Системы, в которых человек участвует в управлении вместе с использованием автоматических устройств называются автоматизированными. 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 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

Примеры автоматизированных систем: Станки по обработке различных материалов; Станки по обработке различных материалов; Автоматизированная система продажи билетов; Автоматизированная система продажи билетов; Управление поездом, самолетом - примеры Управление поездом, самолетом - примеры работы автоматизированных систем, в которых необходимо участие человека. Однако основным УУ в настоящее время все же является бортовой компьютер, который выбирает оптимальный режим движения на всех участках пути и следит за десятками различных параметров системы. Человек принимает участие в управлении лишь в особых случаях.

Неавтоматические системы Системы, в которых управление полностью осуществляет человек называются механизированными или неавтоматическими: Системы, в которых управление полностью осуществляет человек называются механизированными или неавтоматическими: Управление краном, экскаватором и т.д. Управление краном, экскаватором и т.д. Учитель управляет учениками Учитель управляет учениками Дирижер управляет оркестром Дирижер управляет оркестром

Задание на дом : Тема 5 Тема 5 Ответы на вопросы Ответы на вопросы Задание 7,9,13-15 письменно (по одному примеру) Задание 7,9,13-15 письменно (по одному примеру)