Управление с обратной связью

Управление с обратной связью

Управление и кибернетика

Печатать книги

Компьютер

Выполнять чертежи

Использовать для управления

Производить расчёты

Управляющее воздействие производится в разных формах:

Человек

• нажимает клавишу поворачивает ручку управления телевизором
• нажимает клавишу
• поворачивает ручку управления телевизором

Светофор

разными

цветами

• управляет движением автомобилей управляет движением пешеходов на перекрестке
• управляет движением автомобилей
• управляет движением пешеходов на перекрестке

• голосом подает команду собаке
• голосом подает команду собаке

Хозяин

Световые сигналы светофора шофер воспринимает как команды:

Стоять

Ехать

Приготовиться

Обратная 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.

• Управление 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.

Модель управления с обратной связью

Управляющее

Управляющий объект

Управляемый объект

воздействие

Обратная связь

Линейный алгоритм

Светофор «не глядя» управляет движением машин, не обращая внимания на обстановку на перекрестке

Красный

Зеленый

Желтый

Алгоритм 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.

Алгоритм с ветвлением

ЕСЛИ НА ДОРОГЕ-1 СКОПИЛОСЬ БОЛЬШЕ МАШИН

ТО ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-1

ИНАЧЕ ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-2

Циклический алгоритм

ВКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА 1-М КАНАЛЕ

ПОКА НЕ БУДЕТ НАЙДЕНА ИСКОМАЯ ПЕРЕДАЧА,

ПОВТОРЯТЬ:

ПЕРЕКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА СЛЕДУЮЩИЙКАНАЛ

• 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 управления

Замкнутые

• содержащие ветвь обратной связи
• содержащие ветвь обратной связи

Разомкнутые

• не содержащие ветвь обратной связи
• не содержащие ветвь обратной связи

• 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.

Обратная связь

• результаты процесса усиливают его действие
• результаты процесса усиливают его действие

Положительная

• результаты процесса ослабляют его действие
• результаты процесса ослабляют его действие

Отрицательная

• Отрицательная 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.

Обратную связь различают по виду преобразования воздействия в цепи

Жесткую

Дифференцирующую

Интегрирующую

Автоматические

Неавтоматические

Автоматизированные

В зависимости от степени участия человека в процессе управления системы управления деется на три класса

Автоматические 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.

Неавтоматические 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.

Автоматизированные 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.

Совокупность информационных потоков, средств обработки, передачи и хранения данных, а также сотрудников управленческого аппарата, выполняющих операции по переработке данных, составляет информационную систему управления объектом.

первое

• между компьютером и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь
• между компьютером и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь

второе

• в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм, записанный на языке программирования)
• в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм, записанный на языке программирования)

Для функционирования информационной системы :

Программное управление широко используется в технических системах:

автопилот в самолете

автоматическая линия на заводе

ускоритель элементарных частиц

атомный реактор на электростанции

и пр.

Тематический 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.