Техническая кибернетика

Техническая кибернетика является научной основой комплексной авто-матизации производства. Поэтому одно из важнейших ее направлений – разработка и создание различных автоматических устройств: технологичес-ких (например, станков-автоматов, автоматических регуляторов и др.), измерительных (автоматических датчиков, регистраторов, измерительных комплексов), информационных (вычислительных и управляющих машин).

При решении многих задач (таких, например, как навигация судов и летательных аппаратов, создание измерительных и контрольных устройств, разработка читающих автоматов и др.) техническая кибернетика стремится использовать приемы, выработанные природой; так сформировалась биони-ка – одно из направлений кибернетики.

Техническая кибернетика охватывает и ряд других научных направле-ний, каждое из которых имеет свою теоретическую базу и cвoи сферы при-менения. Таковы, например, инженерная психология, изучающая психофи-зиологические особенности человека и его поведение в процессе «общения» с машиной, распознавание образов (оно изучает характерные особенности того или иного объекта, присущие только ему или его классу, и позволяет выделить этот объект из массы подобных ему), анализ и синтез систем авто-матического управления, моделирование, вычислительная техника и ее ис-пользование в технических системах управления.

Обратная связь

Любой вид управления (будь то в технике, живом организме или в обще-стве) связан с передачей информации. Обычно информацию передают с по-мощью условных сигналов, в закодированном виде. Сигналы в технике пе-редаются по каналам электрической связи. Как правило, сигналы в системе управления бывают двух родов: одни содержат команду или приказ сделать что-либо (такие сигналы называются управляющими, регулирующими), другие сигналы сообщают о выполнении команды или об ответной реакции объекта управления. Для каждого вида сигналов имеются свои каналы свя-зи: от управляющего объекта к управляемому (так подаются команды) и от управляемого объекта к управляющему (путь ответной информации). Эти каналы передачи информации получили названия: прямая и обратная связь.

Действие обратной связи проявляется двояко: управляемый, регулируе-мый процесс может либо усиливаться, либо ослабляться. Если, например, частота вращения вала машины в результате действия обратной связи не-прерывно увеличивается, то такая обратная связь называется положитель-ной. Положительная обратная связь обязательна для любого генератора электрических колебаний, так как только благодаря ей в генераторе поддер-живаются незатухающие колебания. Без положительной обратной связи из-за неизбежных потерь энергии генератор обязательно остановится.

Если результатом действия обратной связи является ослабление регули-руемого процесса, то такая обратная связь называется отрицательной.

Программирование

Термин «программирование» употребляется в различных областях нау-ки, техники и управления для обозначения процесса формирования сово-купности целенаправленных операций (действий), расположенных в опре-деленной последовательности. Наибольшее распространение он получил в математике и в тех производственных процессах, где используются элек-тронные вычислительные машины.

Математическое программирование – это теория, в которой разрабатыва-ются методы решения и анализа задач по составлению наилучшего плана (программы действий). Многие конкретные хозяйственные задачи могут быть решены методами математического программирования.

Практические задачи математического программирования обычно требу-ют выполнения столь сложных вычислений, что для их решения необходи-мо использовать ЭВМ. При этом свод операций, приводящих к решению, записывается в форме, доступной для восприятия электронной вычисли-тельной машиной, т. е. программируется для ЭВМ.

Современные ЭВМ могут с большой скоростью (до многих миллионов действий в 1 с) выполнять простейшие команды – сложение и сравнение за-данных чисел, а также вызов числа из определенной ячейки памяти. С помо-щью последовательных простейших операций можно записать другие мате-матические и логические действия: умножение и деление, возведение в сте-пень и вычисление логарифма, выбор элементов, обладающих совокупно-стью заданных признаков, и т. п.

Такие действия производятся в ЭВМ с помощью так называемых микро-программ, создаваемых при конструировании машин, или стандартных программ, составляемых при подготовке математического обеспечения для ЭВМ. Подобные программы осуществляются либо посредством обычных команд, либо с помощью специальных кодов. Чтобы сделать программиро-вание для ЭВМ универсальным, не зависящим от особенностей конструк-ции каждой отдельной машины, разработаны специальные языки програм-мирования. Они представляют собой способ записи в виде, сходном с обыч-ными математическими формулами математических и логических опера-ций. Записанная на таком языке программа переводится на «понятный» для ЭВМ язык с помощью специальной программы – транслятора.