"Информатика (в 2 частях)", Матвеева Н.В., Челак Е.Н., Конопатова Н.К., Панкратова Л.П., Нурова Н.А.
Управление помогает добиться нужного результата или сохранить требуемое состояние объекта. Управлять могут люди, приборы и автоматические системы, а объектом управления бывает устройство, процесс или другой человек. Чтобы выбрать действие, управляющий получает сведения о состоянии объекта. Обратная связь показывает, помогло ли воздействие достичь цели, и позволяет при необходимости изменить действия.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Управление — воздействие на объект, которое помогает достичь поставленной цели или поддерживать нужное состояние. Например, чтобы охладить комнату, можно включить вентилятор. Это понятие нужно, чтобы описывать, как действие приводит объект к желаемому результату.
Управляющий объект — человек или устройство, которое принимает решение и воздействует на другой объект. Водитель поворачивает руль, а термостат может включить отопление. Понятие помогает определить, кто или что выбирает действие в конкретной ситуации.
Управляемый объект — человек, устройство или процесс, состояние которого изменяют или поддерживают с помощью управления. Например, автомобилем управляет водитель, а температура в комнате меняется под действием отопления. Это понятие показывает, на что именно направлено действие.
Обратная связь — сведения о состоянии управляемого объекта, по которым управляющий объект проверяет результат и при необходимости меняет свои действия. Водитель видит, куда движется автомобиль, а система получает данные от датчика. Такая информация нужна, чтобы понять, достигнута ли цель.
Управление начинается с цели: сначала определяют, какого состояния или результата нужно достичь. Без этого нельзя решить, какое действие выбрать и когда его считать достаточным. Например, цель полива — увлажнить почву, а не просто включить воду. Именно цель задаёт направление всему процессу управления.
Чтобы достичь цели, управляющий объект воздействует на управляемый объект. Водитель поворачивает руль, чтобы изменить направление движения автомобиля. Воздействие должно быть связано с нужным результатом: если требуется остановиться, водитель нажимает на тормоз. Поэтому действие выбирают не случайно, а исходя из поставленной цели.
Управляющий объект выбирает действие по имеющейся информации. Он может наблюдать за объектом сам или получать сведения от приборов и датчиков. Например, человек видит, что растение стало сухим, а автоматическая система получает сигнал датчика влажности. Информация важна, потому что без неё трудно понять, какое воздействие нужно именно сейчас.
Обратная связь позволяет сравнить полученный результат с целью. Если температура ещё не достигла нужного значения, термостат продолжает включать отопление; если достигла, он может его выключить. Так управляющий объект решает, продолжить действие, изменить его или прекратить. Обратная связь делает управление точнее, потому что учитывает то, что происходит с объектом после воздействия.
Управление встречается в разных областях, потому что во многих ситуациях нужно направлять изменения к нужному результату. Человек управляет устройством, автоматическое устройство — процессом, а люди могут организовывать совместную деятельность. При этом меняются участники и способы воздействия, но сохраняется общая логика: есть цель, информация о состоянии, действие и проверка результата. Поэтому понятие управления применимо и к технике, и к повседневной жизни.
| Ситуация | Управляющий объект | Управляемый объект | Цель управления | Воздействие или обратная связь |
|---|---|---|---|---|
| Полив комнатного растения | Человек | Растение и почва | Поддерживать почву достаточно влажной | Человек поливает; оценивает влажность почвы |
| Работа светофора | Контроллер светофора | Световые сигналы | Регулировать движение транспорта и пешеходов | Контроллер переключает сигналы по заданному режиму |
| Поддержание температуры в помещении | Термостат | Температура в помещении | Сохранять заданную температуру | Датчик сообщает температуру; термостат включает или выключает отопление |
Заполняя таблицу, сначала найди того, кто принимает решение, а затем объект, на состояние которого направлено действие. После этого сформулируй цель и укажи воздействие или сведения обратной связи. Один и тот же прибор может быть управляющим в одной ситуации и управляемым в другой.
Задача 1. В школьном коридоре дежурный просит учеников идти тише. Определите, кто управляет, кем и зачем. Чтобы ответить, нужно отделить того, кто даёт указание, от тех, чьё поведение должно измениться. Затем сформулировать желаемый результат.
Найдём управляющий объект: дежурный обращается к ученикам и выбирает воздействие — просьбу. Значит, именно он организует изменение поведения. Просьба служит способом воздействовать, а не самой целью.
Определим управляемый объект: это ученики, которые идут по коридору. Их поведение должно измениться — они должны говорить или шуметь тише. Указание направлено не на коридор как помещение, а на действия людей.
Сформулируем цель: сделать коридор тише, например чтобы не мешать занятиям. Проверить результат можно, услышав, стали ли ученики вести себя спокойнее. Ответ: управляет дежурный, управляемые объекты — ученики, цель — уменьшить шум.
Задача 2. Термостат включает отопление, когда температура в комнате становится ниже заданной. Определите цель управления и роль термостата и датчика. Важно проследить, откуда система узнаёт о температуре и кто включает отопление. Тогда станет ясно, что информация и воздействие выполняют разные функции.
Цель управления — поддерживать в помещении заданную температуру. Это желаемое состояние, а не действие устройства. По этой цели система определяет, нужно ли включать отопление.
Датчик измеряет температуру и передаёт сведения о состоянии комнаты. Эти показания служат обратной связью. Благодаря им система узнаёт, стала ли температура ниже заданного значения.
Термостат сопоставляет показания с заданным значением и включает отопление, если нужно. Значит, термостат — управляющий объект, а температура помещения — управляемое состояние. Ответ: датчик сообщает информацию, термостат выбирает воздействие ради поддержания температуры.
Задача 3. Автоматическая система поливает грядку, если датчик показывает, что почва высохла, и прекращает полив после увлажнения. Опишите элементы управления и последовательность действий. Необходимо найти цель, источник сведений, принимающую решение систему и объект воздействия. Затем проследить, как проверяется результат полива.
Цель — поддерживать почву достаточно влажной. Датчик получает сведения о её состоянии и передаёт их системе. Так система узнаёт, требуется ли полив.
Автоматическая система выступает управляющим объектом: она принимает решение по показаниям датчика. Если почва сухая, система включает подачу воды. Управляемый объект здесь — состояние почвы на грядке.
После полива датчик снова сообщает о влажности, то есть обеспечивает обратную связь. Когда почва увлажнилась, система прекращает полив. Ответ: цель задаёт нужную влажность, датчик передаёт данные, система включает воду и проверяет результат по новым показаниям.
Иногда управляемый объект называют управляющим. Так бывает, когда замечают само изменение, но не выясняют, кто выбрал действие. Проверь себя вопросом: кто принимает решение, а чьё состояние меняется? Первый — управляющий, второй — управляемый.
Можно решить, что управлять способен только человек. Такое мнение возникает из привычных ситуаций, например когда человек командует или пользуется прибором. Но решение может принимать устройство по заданным правилам; проверь, получает ли оно информацию и воздействует ли на объект.
Цель иногда принимают за управляющее воздействие. Их смешивают, потому что оба понятия связаны с желаемым изменением. Цель — результат, например нужная температура, а воздействие — действие, например включение отопления; спроси себя, описываешь ли ты итог или то, что делают для его достижения.
Обратную связь иногда считают самим управлением. Ошибка возникает, когда сведения датчика путают с решением и действием системы. Проверь, что именно сообщает обратная связь: она показывает состояние объекта, но сама по себе не задаёт цель и не выполняет воздействие.
Чтобы разбираться в управлении, полезно уметь различать объект, его состояние и происходящие с ним изменения. Например, растение — объект, влажность почвы — его состояние, а высыхание — изменение. Это помогает точнее определить, чем именно нужно управлять и какой результат считать нужным.
Понятия управления и обратной связи пригодятся при изучении алгоритмов, автоматических устройств и компьютерных систем. Алгоритм может задавать последовательность действий, а датчики — передавать системе сведения о состоянии объекта. Понимание этой связи помогает объяснить, почему устройство выполняет то или иное действие и как проверяет результат.
Может ли компьютер или прибор быть управляющим объектом?
Да. Прибор или компьютер может получать информацию, выбирать действие по заданным правилам и воздействовать на другой объект. Например, термостат включает отопление, когда в комнате становится холоднее заданного значения.
Чем управляющий объект отличается от управляемого?
Управляющий объект принимает решение и воздействует. Управляемый объект — тот, чьё состояние меняют или поддерживают. В одной ситуации это могут быть человек и автомобиль, в другой — термостат и температура в комнате.
Зачем при управлении нужна цель?
Цель описывает, какого результата нужно добиться или какое состояние сохранить. По ней выбирают подходящее воздействие и оценивают, получилось ли достичь нужного.
Что такое обратная связь и откуда она поступает?
Обратная связь — это сведения о состоянии управляемого объекта и результате воздействия. Их можно получить, наблюдая за объектом, или с помощью датчиков и приборов.
Может ли один объект управлять несколькими объектами?
Да. Например, человек может управлять несколькими приборами, а автоматическая система — воздействовать на разные части процесса. Для каждого объекта нужно учитывать его состояние и цель управления.
19. Кто, кем и зачем управляет
