Билет №15. Информация и управление. Понятие кибернетики. Передача информации по каналам связи. Асу и сау.
В 1948г в США и Европе была издана книга Н.Винера «Кибернетика и управление», в которой обобщалось управление различной природой (биологической, технической и социальной). [62]
Кибернетика – наука об общих свойствах процессов управления в живой и неживой системах. [63]
Информация – содержание передаваемых сигнальных последовательностей. [64]
Причины зарождения:[65]
большие скорости управления
необходимость управления в недоступных для человека местах
необходимость более высокой точности в изготовлении деталей
экономическая выгода
Задачи кибернетики:[66]
Установление фактов общих для управляемых (управляющих) систем
Выявление ограничений свойственных управляемым (управляющим) системам
Нахождение общих законов, которым подчиняются управляемые (управляющие) системы
Определение путей практического использования, установленных фактов и закономерностей
Проблемы искусственного интеллекта:[97]
ИИ использует формально-логическую структуру, что не свойственно мышлению
ИИ использует формальные языки
ИИ не может обрабатывать очень большие массивы данных
ИИ почти не имитирует сложные проблемные ситуации
ИИ не способен активно воздействовать на внешнюю среду
Передача сигналов требует материальных и энергетических затрат. Однако содержание сигналов не зависит от затрат, т.к. в последовательностях сигналов закодированы определенные смысловые элементы.
Шум
Канал
связи
Декодирующее устройство
Источник
И
Приемник
И
Кодирующее устройство
Защита
от шума
Аналоговая связь — это передача непрерывного сигнала (например, звука или речи). Цифровая связь — это передача информации в дискретной форме (цифровом виде) [68]
Шум – разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал или приводящие к потере информации. [69]
Помехи возникают из-за: [69]
Плохого качества линии связи
Незащищенности друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам.
Способы защиты от шума: [69]
Применение специального кабеля
Применение фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума
В кибернетике взаимодействие между управляемым объектом рассматривается как информационный процесс. [63]
Управляемый
объект
Управляющий
объект
воздействия
н: Светофор – управление без обратной связи.
Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые называются управляющими на другие – управляемые. [63]
С точки зрения кибернетики все варианты управляющих воздействий рассматривают как управляющую информацию, передаваемую в форме команды. Цель может быть достигнута после выполнения 1 команды. Для более сложных воздействий, нужно выполнить последовательность команд. [2]
Последовательность команд по управлению объектом, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления. [63]
Объект управления – исполнитель. [63]
Управляющий
объект
Управляемый
объект
Управляющие воздействия
Обратная связь
н: Регулировщик – управление с обратной связью.
Управляющий объект не только отдает команды, но и принимает информацию от объекта управления.
Обратная связь – процесс передачи информации о состоянии объекта к управляющему объекту. [63]
В варианте управления без обратной связи алгоритм представляет собой линейную последовательность команд.
н: Красный -> желтый -> зеленый ->желтый -> красный
При управлении с обратной связью алгоритм допускает проверку условий ветвления и циклы. Но при этом управляющий объект должен быть достаточно интеллектуальным.
Системы, в которых роль управляющего поручается ПК, называются автоматическими системами с программным управлением. [63]
Варианты управления с использованием ЭВМ:
Автоматизированные системы управления (АСУ) Объект управления – предприятие, отрасль экономики. АСУ помогает руководителю получить информации. для принятия решения и может предложить варианты. Решение принимает человек. Информационные технологии: а) базы данных б) экспертные системы в) методы математического моделирования Техническая основа – локальные и глобальные сети
Системы автоматического управления (САУ) Объект управления – технические средства (станок, ракета, реактор) Информационные процессы: а) формирование управляющих команд б) сбор и обработка И в) воздействие на управляемый объект
Все операции происходят без непосредственного участия человека. Устройства автоматического управления (+ПК): а) регулятор уровня воды в баке б) предохранители воды в электрических щитах в) системы автоматического освещения
Преимущества ПК САУ в их большей интеллектуальности
Линия
прямой связи
Линия обратной связи
ЦАП – цифрово-аналоговый преобразователь, преобразует двоичный код в электронный сигнал. [70]
АЦП – аналого-цифровой преобразователь. Его датчики дают И о состоянии объекта управления. [70]
САУ работает в режиме реального времени, т.к.
а) Всякая управляющая команда должна быть отдана вовремя б) Любой процесс происходит с какой-то скоростью в каких-то временных рамках.
Режим реального времени – режим, при котором управляющая система работает синхронно с объектом управления. [71] В простейших случаях для автоматического управления используются микропроцессоры, встроенные в управляемое устройство.