"Информатика (в 2 частях)", Матвеева Н.В., Челак Е.Н., Конопатова Н.К., Панкратова Л.П., Нурова Н.А.
Управление — это целенаправленное воздействие на объект, которое помогает получить нужный результат. В процессе участвуют управляющий объект, принимающий решение, и объект управления, состояние или поведение которого меняется. Чтобы выбрать подходящую команду, нужно знать, что происходит с объектом. Управляющий объект передаёт воздействие в виде команды или сигнала, а результат сравнивают с поставленной целью. Роли участников зависят от ситуации.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Управление — целенаправленное воздействие на объект для получения нужного результата. Это понятие помогает отличить осмысленное действие от случайного влияния. Если заранее известно, к чему нужно прийти, можно выбирать действия и оценивать их результат.
Управляющий объект — объект, который принимает решение и вырабатывает управляющее воздействие. Им может быть человек, устройство или программа. Это понятие нужно, чтобы определить источник решения: кто или что выбирает команду для изменения ситуации.
Объект управления — объект, состоянием или поведением которого управляют. Он принимает воздействие, после чего может изменить скорость, температуру, направление или другой признак. Понятие помогает понять, на кого или на что направлено действие.
Управляющее воздействие — команда или сигнал, изменяющий состояние объекта управления. Воздействием может быть, например, команда увеличить скорость или сигнал включить отопление. Это понятие позволяет отделить саму передаваемую команду от того, кто её выбрал.
Сначала задают цель: описывают результат, которого хотят достичь. Если требуется получить нужное состояние объекта, приходится влиять на его поведение или свойства. Например, чтобы в комнате стало теплее, нужно изменить работу отопления, а не просто сообщить о желаемой температуре. Цель помогает понять, какое изменение считать полезным.
В процессе управления различают того, кто выбирает действие, и того, чьё состояние меняется. Иначе трудно понять, откуда поступает команда и к кому она направлена. Эти роли определяются не названием предмета, а его участием в конкретной ситуации. Поэтому тот же человек или прибор в одном случае управляет, а в другом сам становится объектом управления.
Чтобы выбрать подходящее воздействие, управляющему объекту нужны сведения о состоянии объекта управления. Их получают, например, наблюдая за ним или используя датчик, который фиксирует нужное значение. Затем сведения сопоставляют с целью: если температура ниже требуемой, нужно нагревать помещение. Без информации можно выбрать неподходящую команду или действовать тогда, когда это не требуется.
После выбора решения управляющий объект передаёт команду или сигнал объекту управления. Получатель реагирует на него: меняет своё состояние или поведение, например включает нагрев либо снижает скорость. Такая последовательность превращает решение в действие, которое может привести к нужному результату. Если сигнал не дошёл или объект на него не отреагировал, цель может остаться недостигнутой.
Роль объекта зависит от того, какой процесс мы рассматриваем. Водитель управляет движением автомобиля, но сам должен реагировать на дорожные знаки и сигналы светофора. Значит, в одном отношении он управляющий объект, а в другом — объект управления. Такое рассмотрение помогает не приписывать предмету постоянную роль вне конкретной ситуации.
| Элемент | Роль в управлении | Что делает или получает | Пример |
|---|---|---|---|
| Управляющий объект | Выбирает способ достижения цели | Получает сведения и вырабатывает решение | Водитель, который меняет скорость автомобиля |
| Объект управления | Изменяется под действием команды | Принимает воздействие и меняет состояние или поведение | Автомобиль, скорость которого меняют |
| Управляющее воздействие | Передаёт выбранную команду объекту | Поступает в форме сигнала или команды | Нажатие педали газа или тормоза |
| Сведения о состоянии объекта | Помогают выбрать воздействие | Сообщают, в каком состоянии находится объект | Показание датчика температуры |
| Цель управления | Задаёт желаемый результат | Позволяет оценить, к чему нужно привести объект | Поддерживать в комнате заданную температуру |
Таблицу удобно читать как описание связей: цель задаёт желаемый результат, сведения сообщают о текущем состоянии, а управляющий объект выбирает команду. Затем воздействие поступает к объекту управления и меняет его состояние. В каждом примере проверьте, кто принимает решение и кто его получает.
Нужно определить участников и воздействие в ситуации, когда водитель меняет скорость автомобиля. Важно не назвать объект управления источником команды: скорость меняет водитель, но изменяется автомобиль. Решение можно проверить, задав два вопроса: кто выбирает действие и на что оно направлено?
Ответ: водитель — управляющий объект, автомобиль — объект управления, а команда изменить скорость — управляющее воздействие. Нажатие педали служит способом передать действие автомобилю. Если водитель выбирает скорость с учётом дорожной ситуации, сведения о ней помогают ему принять решение.
Датчик фиксирует температуру в помещении, а термостат включает или выключает отопление. Нужно показать, как сведения о состоянии приводят к выбору воздействия. Цель системы — поддерживать заданную температуру, поэтому одного показания датчика недостаточно: его нужно сравнить с нужным значением.
Ответ: термостат — управляющий объект, система отопления — объект управления, а команда включить или выключить нагрев — управляющее воздействие. Показание датчика является сведением о состоянии помещения, а не командой. Если температура достигла цели, отопление можно выключить; если стала ниже, его включают.
Робот должен объехать препятствие, не столкнувшись с ним. Составим схему управления, в которой будут указаны цель, участники, информация и команды. Робот может оценивать обстановку с помощью датчиков, а его команды должны менять направление и движение.
Ответ: система управления робота получает данные датчиков, сравнивает обстановку с целью и подаёт подходящую команду механизмам. Робот меняет направление или скорость и объезжает препятствие. Если данные показывают, что путь свободен, программа может разрешить продолжить движение прямо.
Ошибка: называть управляющим объектом того, на кого направлена команда. Её допускают, потому что смешивают источник воздействия и его получателя. Проверьте себя вопросом: кто выбрал команду? Если команда поступает водителю от светофора, управляющим объектом в этой ситуации будет светофор, а водитель — объектом управления.
Ошибка: считать объектом управления только техническое устройство. Такое мнение возникает, потому что примеры с приборами легко представить, но управлять можно также процессом, человеком, группой или природным объектом. Чтобы проверить ответ, выясните, чьё состояние или поведение меняется под действием команды, а не ищите только прибор.
Ошибка: отождествлять управляющий объект с управляющим воздействием. Это происходит, когда не разделяют того, кто принимает решение, и саму переданную команду. Проверьте себя: управляющий объект может выбрать команду, а воздействие — это выбранный сигнал или действие, например команда включить нагрев.
Ошибка: считать любое воздействие управлением, не учитывая цель и сведения о состоянии объекта. Так бывает, если замечают только саму команду и не проверяют, зачем и на каком основании она подана. Спросите себя, какой результат нужен и какая информация помогла выбрать воздействие. Если связи с целью нет, действие нельзя уверенно назвать управлением.
Для понимания управления пригодятся понятия объекта, информации, сигнала, команды и состояния объекта. Они помогают описать, что именно изменяется и какие сведения нужны для выбора действия. Дальше эти знания используются при изучении алгоритмов, автоматизации, компьютерных систем и информационных моделей процессов управления. В повседневной жизни похожие связи можно увидеть в работе светофора, бытовой автоматики, роботов и компьютерных устройств.
Может ли один объект одновременно быть управляющим объектом и объектом управления?
Да, если он участвует в разных процессах управления или управляет одной частью системы, а сам подчиняется другой. Например, водитель управляет автомобилем, но движение водителя может регулироваться сигналами светофора.
Чем управляющий объект отличается от управляющего воздействия?
Управляющий объект принимает решение и выбирает, что нужно сделать. Управляющее воздействие — это уже выбранная команда или сигнал, передаваемый объекту управления.
Обязательно ли управляющим объектом должен быть человек?
Нет, управляющим объектом может быть устройство или программа. Например, термостат получает данные о температуре и включает или выключает отопление.
Почему для управления нужна информация о состоянии объекта?
Без неё нельзя понять, какое воздействие поможет приблизиться к цели. Например, системе отопления нужно знать температуру в комнате, чтобы решить, включать ли нагрев.
Можно ли считать любую команду процессом управления?
Нет, сама по себе команда ещё не означает управление. Она должна быть связана с целью, направлена на объект и приводить к изменению его состояния или поведения.
20. Управляющий объект и объект управления
