Кибернетические системы и управление

Методы кибернетики.

Существуют три метода:

1. математический анализ – описание изучаемого объекта в рамках того или иного материального аппарата (система уравнений) и последующего извлечения различных следствий из этого описания путем математической дедукции (решение системы уравнений).
2. физический эксперимент – проведение различных экспериментов либо с самим объектом либо с его реальной физической моделью.
3. математическое моделирование – эксперименты проводятся не с реальным объектом, а сего математическим описанием реализованнов в ПК.

Пример киберсистемы – ПК, мозг. Киберсистема позволяет управлять какими-то процессами. Рассмотрим киберсистему как преобразователь информации.

… датчики (рецепторы)

входные выходные

каналы каналы

испольнительное устройство

Киберсистемы имеют рецепторы (датчики) воспринимающие сигналы из внешней среды и передающие их внутрь системы, а так же входные и выходные каналы, по которым кибернетические системы обмениваются сигналами с внешней средой.

Выходные сигналы передаются во внешнюю среду через эффекторы (исполнительное устройство).

В качестве кибернетических систем могут выступать:

• Различного рода авторегуляторы в технике (автопилот)
• ЭВМ
• Мозг
• Биологические популяции
• Человеческое общество

Рассмотрение объектов живой и неживой природы как преобразователей информации или кибернетических систем составляет сущность т.н. гиперподхода к изученю объекта.

Основной задачей системы с управлением является такое преобразование поступающей информации в систему и формирование таких управляющих воздействий, при которых обеспечивается достижение заданных целей управления, например, система авторегулирования температуры воздуха. Рассмотрим партовоз с равномерной скоростью, система управления.

скорость

колеса

больше мощности поддержка постоянной скорости

Схема ИУ, когда малые силы управляют большими.

+220 В

батарейка притягивает ключ

+

9В

При поступлении сигнала малого тока (батарейка) цепь замыкается и большой ток идет по цепи.

Это примеры управления с отрицательной обратной связью, она необходима для обеспечения устойчивости процесса регулирования.

Устойчивость системы означает, что при отклонении от положения равновесия система стремится восстановить это равновесие автоматически.

Виды систем:

• Описываемые линейными дифференциальными уравнениями 1го порядка.
• Более сложным поведением обладают системы 2го и выше порядков и нелинейные системы.
• Возможны системы, в которых принцип программного упрвления комбинируется с регулированием той или иной величины (устройство регуляции температуры днем +20, ночью +16).
• В более сложных следящих системах задача может стоять в поддержани фиксированной функции зависимости между множеством самопроизвольно-меняющихся параметров и заданым множеством регулируемых параметров (система непрерывно сопровождающая лучом прожектора, произвольно маневрирующий самолет).
• Существуют системы оптимального управления; их основной целью является поддержание максимального или минимального значения некоторых функций от 2х групп параметров называется критерием оптимального управления: параметры 1 группы (внешние условия) меняются независимо от системы; параметры 2 группы могут меняться под воздействием управляющих системы (температура воздуха и влажность).

Дата добавления: 2014-01-11