"Информатика (в 2 частях)", Матвеева Н.В., Челак Е.Н., Конопатова Н.К., Панкратова Л.П., Нурова Н.А.
Управление помогает изменить состояние объекта или сохранить его таким, каким оно должно быть. Чтобы управлять осмысленно, сначала определяют цель — желаемый результат, затем находят объект, состояние которого нужно изменить, и выбирают подходящее воздействие. Например, можно проветрить комнату, чтобы снизить температуру, или включить отопление, чтобы её повысить. Результат сравнивают с целью: если нужное состояние достигнуто, управление оказалось успешным.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Управление — целенаправленное воздействие на объект, помогающее перевести его в нужное состояние. Это не просто любое действие: оно выбирается ради определённого результата. Понятие помогает связать действие с тем, что должно измениться.
Цель управления — желаемое состояние объекта или результат, которого стремятся достичь. Она отвечает на вопрос, каким должен стать объект или что должно произойти. Ясно сформулированная цель нужна, чтобы выбрать действия и затем проверить результат.
Объект управления — система или процесс, состояние которого изменяют в ходе управления. Например, при регулировании температуры объектом будет температура воздуха в комнате. Выделив объект, легче понять, на что именно должно повлиять действие.
Управляющее воздействие — команда или действие, с помощью которого влияют на объект управления. Это может быть действие человека или команда устройства, например включение отопления. Понятие нужно, чтобы отличать способ достижения результата от самой цели.
Управление начинают с определения цели, потому что без желаемого результата невозможно понять, какое действие выбрать. Одни и те же действия не подходят для любых задач: открытое окно полезно, если нужно охладить комнату, но мешает, если требуется сохранить тепло. Сначала решают, к какому состоянию стремятся, а уже затем подбирают способ.
Чтобы описать задачу управления, называют объект и указывают, какое его состояние нужно изменить или поддержать. Это позволяет не путать сам объект с отдельным его свойством: например, при регулировании температуры объектом может считаться воздух в комнате, а изменяемым состоянием — его температура. Такое описание помогает понять, что именно будет меняться в результате действий.
Воздействие выбирают с учётом свойств объекта, поскольку одна и та же команда может привести к разным последствиям. Если нажать кнопку включения, отопительный прибор начнёт нагревать комнату, а вентилятор — перемещать воздух. Поэтому до выбора действия нужно понимать, как объект реагирует на команды и какие условия влияют на результат.
Цель связывают с наблюдаемым результатом, чтобы можно было определить, достигнута ли она. Если цель — поддерживать воду в резервуаре на заданном уровне, уровень можно измерить и сравнить с требуемым. Расплывчатое пожелание вроде «сделать лучше» такой проверки не даёт: непонятно, какой признак считать успехом.
Одно действие может помогать достичь разных целей, а для одной цели могут подходить разные действия. Например, закрыть окно можно, чтобы уменьшить шум или сохранить тепло; в обоих случаях действие одно, а желаемые результаты разные. Чтобы охладить комнату, можно открыть окно или включить кондиционер, поэтому при выборе учитывают доступные средства и условия.
| Ситуация | Объект управления | Цель управления | Управляющее воздействие | Признак достижения цели |
|---|---|---|---|---|
| Регулирование температуры в комнате | Температура воздуха в комнате | Поддерживать заданную температуру | Включать или выключать отопление, открывать или закрывать окно | Показания термометра соответствуют заданному значению |
| Полив растения | Растение и состояние почвы | Обеспечить растению достаточное количество воды | Полить почву | Почва увлажнена, растение получает воду |
| Управление движением автомобиля | Движение автомобиля | Двигаться по нужному маршруту с требуемой скоростью | Поворачивать рулевое колесо, нажимать на педали | Автомобиль движется в нужном направлении и с подходящей скоростью |
Читайте строку таблицы как описание одной задачи: сначала найдите объект, затем цель и способ воздействия. Последний столбец показывает, по какому наблюдаемому результату можно проверить цель. Если признак не позволяет сделать такую проверку, формулировку цели стоит уточнить.
Задача 1. Ученик проветривает комнату. Укажите объект управления, цель и управляющее воздействие. В условии названо действие, но не сказано, зачем ученик открыл окно, поэтому цель нужно сформулировать по возможному результату. Рассмотрим проветривание ради обновления воздуха.
Ответ: объект управления — воздух в комнате; цель — обновить воздух; управляющее воздействие — открыть окно. Если ученик проветривает комнату ради снижения температуры, цель будет другой, хотя воздействие останется тем же.
Задача 2. В аквариуме нужно поддерживать подходящую для рыб температуру. Определите цель управления, объект и возможные воздействия. Слово «поддерживать» означает, что важен не разовый нагрев или охлаждение, а сохранение нужного состояния. Для проверки результата температуру можно измерять термометром.
Ответ: объект — вода в аквариуме; цель — поддерживать её температуру в заданном диапазоне; воздействия — управлять нагревателем или охлаждающим устройством. Признак достижения цели — показания термометра находятся в нужном диапазоне.
Задача 3. Автоматическая система должна поддерживать заданный уровень воды в резервуаре. Нужно описать цель, объект, воздействия и признак достижения цели. Здесь цель связана с измеримым состоянием, поэтому её можно проверить по уровню воды. Система должна реагировать на отклонение от заданного значения.
Ответ: объект — вода в резервуаре; цель — поддерживать заданный уровень; воздействия — включение и выключение насоса, а при необходимости отвод воды. Цель достигнута, когда измеренный уровень соответствует заданному диапазону.
Иногда управляющее воздействие называют целью: например, пишут «цель — включить насос». Так происходит, потому что в условии легче заметить действие, чем его назначение. Проверьте формулировку вопросом «какое состояние должно получиться?» — ответом будет цель, а команда насосу останется воздействием.
Другая ошибка — формулировать цель слишком общо, например «улучшить работу системы». Такая фраза не сообщает, какой результат считать успехом, поэтому её трудно проверить. Уточните, что именно должно измениться, и назовите признак: значение температуры, уровень воды или скорость движения.
Можно перепутать объект управления с устройством, которое подаёт команду. Например, при наполнении резервуара объектом ошибочно называют насос, хотя насос воздействует на воду, а состояние воды меняется. Для проверки спросите себя, чьё состояние нужно изменить; если это вода, то насос — средство воздействия, а не объект.
Наконец, нельзя считать, что любое воздействие обязательно приводит к цели. Эту ошибку допускают, когда действие кажется подходящим, но не учитывают свойства объекта и условия: неисправный насос не поднимет уровень воды. Сравните фактический результат с целью и проверьте, подходит ли выбранная команда данному объекту.
Для понимания управления полезно знать, что такое объект, его состояние и изменение состояния: именно состояние объекта стремятся изменить или сохранить. Бытовые и технические примеры систем показывают, как действия вызывают изменения. Понятия цели и объекта управления понадобятся при изучении систем управления, алгоритмов и автоматических устройств.
Чем цель управления отличается от управляющего воздействия?
Цель — это желаемый результат или состояние объекта. Управляющее воздействие — действие или команда, с помощью которых пытаются получить этот результат. Например, цель — снизить температуру в комнате, воздействие — открыть окно.
Что может быть объектом управления?
Объектом может быть система или процесс, состояние которого изменяют или поддерживают. Это может быть температура комнаты, растение, движение автомобиля или уровень воды в резервуаре. Само устройство, которое подаёт команду, не обязательно является объектом.
Как понять, достигнута ли цель управления?
Нужно проверить результат по наблюдаемому признаку, связанному с целью. Например, измерить температуру или уровень воды и сравнить значение с требуемым. Если состояние соответствует цели, её достигли.
Может ли для одной цели существовать несколько управляющих воздействий?
Да. Чтобы охладить комнату, можно открыть окно или включить кондиционер. Выбор зависит от свойств объекта, условий и того, какое воздействие доступно.
Почему одного указания цели недостаточно для управления?
Цель сообщает, какого результата нужно достичь, но не объясняет, как на него повлиять. Нужно знать объект и его свойства, а затем выбрать подходящее воздействие. После этого проверяют, привело ли оно к нужному состоянию.
21. Цель управления
