Содержание:

1. Понятие управления.

2. Модель системы управления.

3. Этапы управления сложным объектом.

4. Структурный и параметрический синтез модели, идентификация параметров.

5. Планирование экспериментов.

6. Реализация управления.

7. Понятие адаптации.

8. Адаптация системы управления.

9. Уровни адаптации

10. Практический пример использования

1. Понятие управления

Под управлениембудем понимать процесс органи­зации такого целенаправленного воздействия на объект, в результате которого объект переходит в требуемое (целевое) состояние. В смысле обученияуправление– это процесс такого целенаправленного обучения ученика, в результате которого ученик получает необходимые знания и навыки.

Обучение — целенаправленный процесс двусторонней деятельности педагога и учащегося по передаче и усвоению знаний.

Объектом управлениябудем называть ту часть окру­жающего мира, состояние которой нас интересует и на которую мы можем воздействовать целенаправленно, т. е. управлять ею. В нашем случае объектом управления является ученик. Обозначим X воздействие среды на объект (это вход объекта), аY— со­стояние объекта (это его выход). Важно то, что об объекте и о X иYмы можем говорить содержательно, т. е. описывать их на каком-то удобном нам языке (необязательно фор­мальном).

Например,

1. если объектом управления является авто­мобиль, то X определяет состояние его среды, т. е. до­рожного покрытия, атмосфе­ры, освещенности, а также положение его органов управления (шофер для авто­мобиля тоже среда); Y— состояние автомобиля, опре­деляемое в основном скоростью движения, давлением масла, температурой и оборотами двигателя и т. п.

2. объектом управления является ученик, то X определяет состояние его среды, т. е. учебные материалы, длительность урока, качество предлагаемых заданий, а также положение его органов управления (учитель для ученика тоже среда); Y— состояние ученика, опре­деляемое в основном уровнем знаний и умением решать поставленные задачи.

Очевидно, что состояние объектаYзависит от состояния его среды X, т. е. между ними имеется какая-то связь, характер и вид которой пока может быть и неизвестен. Это обстоятельство на рис. В.1.1 изображено графиче­ски, но его же можно представить в виде формулы

Y=F^o(X), (В.1.1)

где F° обозначает связь между входом и выходом объ­екта. Эту связь в математике для статических объектов называют функцией, а для динамических—оператором. Таким образом, в самом общем случае F⁰является не­известным пока оператором, связывающим вход X и выход Y объекта. Этот оператор характеризует специ­фику объекта с точки зрения управления.

Говоря об управлении как о целенаправленном про­цессе, нельзя не обратить внимание на то, чьи цели реализуются в процессе управления, т. е. кому нужно это управление. Поэтому совершенно необходимо ввести в рассмотрение фигуру субъекта как обучающего, который является ис­точником целей, реализуемых управлением. Так как фигура субъекта важна для управления, выделим его из среды, как показано на рис. В. 1.2. Субъект находится в той же среде, что и объект, т. е. воспринимает состояние X среды. Одновременно, и это самое главное, на него влияет состояние Y объекта. Если состояниеYобъекта удовлетворяет потребностям субъекта, взаимодействующим с этим объектом и ис­пользующим его для своих целей, то никакого управле­ния ему не нужно. Если же это состояние не устраивает субъекта, то ему необходимо организовать такое воз­действие на объект, которое переведет его в новое со­стояние, удовлетворяющее субъекта. Это воздействие и есть управление. Отсюда и следует один из «принципов» управления: оно происходит от неудовлетворенности субъекта ситуацией, сложившейся в объекте.

Обозначим цель субъекта Z*. Эта цель по сути дела опре­деляет, каким должен быть объект с точки зрения субъекта. Проверить выполнение цели Z* в объекте можно только по его состоянию Y, но для этого состоя­ние Y объекта следует выразить на языке целей субъек­та, т. е. выполнить преобразование

Z=Ψ(Y). (B.1.2)

В частном случае может оказаться, что Z=Y, т. е. субъект формулирует свои цели на языке состояний объекта. Например, пусть цель Z заключается в том, чтобы ученик ответил более чем на 70% вопросов программы тестирования знаний. После прохождения компьютерного тестирования, программа выдает результат в %. В этом случае Ψ(Y) = Y так как нет необходимости «переводить» по­казания программы на язык нашей цели: это уже сде­лано. Но если программа показывает количество правильных и неправильных ответов, то Ψ(Y)≠Y. Действительно, в этом случае , т. е. приходится фиксируемые программой состояние объекта Y [ответов] «переводить» на язык целей субъекта [%].

Очевидно, что равенство

Z=Z* (В. 1.3)

свидетельствует о том, что состояние объекта удовле­творяет целям субъекта, т. е. цели субъекта выполнены. Если же

Z≠Z*, (В.1.4)

то цели субъекта не реализованы в этом объекте. Это последнее обстоятельство заставляет субъекта решить дилемму: либо смириться с Z и в результате терпеть определенный ущерб, связанный с недостижением своих целей Z*, а следовательно, с неудовлетворением потреб­ностей, либо создать систему управления, которая реа­лизовала бы его цели Z* в объекте, но при этом затра­тить определенные средства на ее создание и эксплуа­тацию. (Здесь под системой управления понимаются все мероприятия, связанные с выработкой и реализа­цией управления.)

Если цели важные (т. е. потребности, их породившие, насущные), то субъект идет на создание системы управ­ления. Для этого ему прежде всего необходимо опреде­лить, каким образом можно воздействовать на объект, т. е. определить каналы управления. Ими могут быть некоторые из входов X объекта, которые поддаются целенаправленному изменению. Но обычно этого бывает мало, и приходится создавать новые каналы управления объектом, которые до этого не существовали.

Так или иначе в целом ряде случаев для реализации управления создаются специальные каналы управления. Обозначим буквой U это управление. Очевидно, что те­перь состояние объекта управления (ученика) зависит от двух факторов—состояния среды (X) и состояния управле­ния (U):

Y=F°(X, U), (B.1.5)

где F° — по-прежнему оператор работы объекта, но те­перь он учитывает еще и управление U.

Теперь уже можно говорить о создании системы управления (некоторой обучающей системы), под которой будем понимать все необходи­мые алгоритмы обработки информации и средства их реализации, объединенные для достижения заданных целей управления в объекте. Система управления может быть реализована в виде системы правил, договоров и обязательств (вообще алгоритмов), которые реализуются в процессе управления. Так, систему управ­ления образует любой оператор вместе с объектом, ко­торым он управляет.