1.2 Процесс передачи информации в системах связи
Передача и приём информации (рис.1) возможны лишь при удовлетворении следующих трёх условий:
1. Сообщения должны быть представлены в виде случайной, непредсказуемой последовательности физических величин (символов).
2. Источник информации должен осуществлять селективные (выборочные) операции над физическими величинами (символами) из которых образуются сообщения.
3. Сообщения источника информации должны адекватно восприниматься приемником (язык, протокол, правила).
Кибернетика использует информационные процессы для целей управления.
Воздействия, приложенные к СУ как полезные, так и вредные (помехи) в общем случае имеют случайный, непредсказуемый характер, поэтому случайны как управляющие так и возмущающие воздействия.
Рис. 1. Структурная схема процесса передачи информации в системаз связи
Управляющие воздействия – сигналы, которые необходимо передать от источника информации к объекту.
Возмущающие воздействия – различные типы помех, влияющие на эту передачу.
Случайность (непредсказуемость) воздействий в управляющих системах учитывается методами математической статистики. Кроме того, часто необходимо учитывать случайные изменения параметров системы. Единственным в настоящее время средством компенсации непредсказуемости реализаций управляющих и возмущающих воздействий является введение в системы управления отрицательной обратной связи (ООС).
Р
ис.
2. Система управления с ООС
Сущность принципа ООС заключается в том, что для достижения поставленной цели управления управляющие воздействия формируются на основе анализа процессов, протекающих на выходе САУ. Техническая реализация принципа ООС сводится к разработке каналов прямой и обратной связи между управляющей системой и объектом (рис. 2).
В настоящее время понятие ОС стало универсальным, характеризующим все природные и технические процессы.
Примеры:
1
.
Экология
2
.
Техника
Рис. 3. Примеры обратной связи
Основной принцип управления в кибернетике – принцип ООС универсален, но его применение зависит от управляемого процесса, изучение которого является предметом соответствующих наук. Определённую роль в применении принципа ООС, имеет чёткая формулировка цели управления.
Цель управления – конечный технический или экономический результат, который может быть достигнут САУ на определённом временном интервале её нормального функционирования.
Цель управления формулируют специалисты в соответствующих областях. Учитывая всё сказанное можно дать следующее определение.
Кибернетика – это наука об общих принципах и законах управления процессами и объектами различной физической природы.
Объект исследования – системы с обратной связью, цель управления которыми достигается на основе получения, передачи, переработки и использования информации (рис. 3).
Предметная область технической кибернетики – управление технологическими процессами и техническими объектами.
1.3. Принципы построения сар
Ряд технических процессов требует поддерживать постоянство или изменять по определённому закону некоторые физические величины на выходе управляемого объекта (частота вращения, температура, давление, напряжение, положение объекта и т. д.). Эти величины называются регулируемыми переменными.
Для реализации технических таких процессов используются автоматические регуляторы, которые на основании измерения регулируемых переменных оказывают соответствующее воздействие на объект регулирования. Целенаправленное изменение поведения объекта можно осуществлять по принципу разомкнутого и замкнутого циклов.
На рис. 4 показаны схемы регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, реализующие принципы разомкнутого или замкнутого управления.
З
амкнутая
система не требует регулирования и
сохранения высокой точности при изменении
Uвх;
Uв;
Тн.
Система автоматического регулирования называется активная динамическая система стремящаяся сохранить в допустимых пределах отклонения между требуемым и действительным значениями регулируемой переменной при помощи их сравнения на основании принципа ООС и использования получаемого при этом сигнала для управления источником энергии.
а) разомкнутый цикл
б) замкнутый цикл
Рис. 4. Схемы регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока:
где 1 – задающее устройство; 2 – усилитель; 3 – электродвигатель; 4 – тахогенератор;
5 – показывающий прибор; U=Uy–UT2 – сигнал ошибок