Архитектура кибернетической системы

Линейные и нелинейные системы

Среди всех систем можно выделить весьма важный класс линейных систем. Линейные системы – это системы, для которых выполняются следующие свойства:

1) если y реакция системы на x: y = L(x), то на воздействие a*x реакция будет равна a*y, т.е. L(a*x) = a*L(x) = a*y;

2) если y1 реакция системы на воздействие x1, а y2 реакция системы на воздействие x2, то на сумму воздействий x1+x2 реакция равна сумме реакций y1+y2: L(x1+x2) = L(x1)+L(x2) = y1+y2.

Пример линейной системы (модели): упругая среда, для которой справедлив закон Гука: деформация пропорциональна приложенной силе.

На протяжении трёх веков – с XVIII по XX, учёные исследовали линейные системы, а всякий нелинейный случай пытались свести к линейному. В это время господствовал принцип редукционизма, в соответствии с которым любую систему можно представить в виде суперпозиции нескольких линейных систем. Принцип редукционизма оказался весьма плодотворным и применяется в науке до настоящего времени.

Однако, во второй половине ХХ в. – начале ХХI в. было показано, что далеко не все нелинейные системы можно представить в виде суперпозиции линейных систем. Более того, основное внимание в новых научных направлениях, таких как синергетика (синергетика - наука о самоорганизации физических, биологических и социальных систем), теория динамического хаоса, теория катастроф, уделяется именно нелинейным системам.

С точки зрения кибернетики всякая система управления состоит из:

· объекта управления (исполняющее устройство);

· управляющего объекта (устройство управления);

· каналов прямой и обратной связи.

Объект управления (исполняющее устройство) – объект, для достижения желаемых результатов функционирования которого необходимы специально организованные управляющие воздействия.

Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие объекты - управляемые.

Канал совокупность технических (приёмо-передающих, и др.) устройств и линии связи, обеспечивающая информационный обмен (передачу и приём информации, данных).

Управляющая информация передается по линии прямой связи в виде команд управления.

По линии обратной связи передается информация о состоянии объекта управления.

Последовательность команд, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления.

Объект, для управления которым составлен алгоритм, называется исполнителем алгоритма.

Без учета обратной связи алгоритм может быть только линейным.

При наличии обратной связи алгоритм может иметь более сложную структуру, содержащую ветвления и циклы.

Системы, в которых роль управляющего выполняет компьютер, называют системами с программным управлением.

Пример: " Студент - Преподаватель " - система управления.

Дата добавления: 2014-01-20