Кибернетический подход к описанию систем. Система управления, ее компоненты и функции. Информационные потоки в системе управления. Процесс управления как информационный процесс

Кибернетический подход к описанию систем состоит в том, что всякое целенаправленное поведение рассматривается как управление.

Управление - процесс организации такого целенаправленного воздействия на некоторую часть среды, называемую объектом управления, в результате которого удовлетворяются потребности субъекта, взаимодействующего с этим объектом.

Анализ управления заставляет выделить тройку — среду, объект и субъект, внутри которой разыгрывается процесс управления. В данном случае субъект ощущает на себе воздействие среды Х и объекта У. Если состояние среды Х он изменить не может, то состоянием объекта У он может управлять с помощью специально организованного воздействия U. Это и есть управление.

Потребности субъекта А={a1,a2,..,ai}где — состояние i-й потребности субъекта, которая выражается неотрицательным числом, характеризующим насущность, актуальность этой потребности. Свое поведение субъект строит так, чтобы минимизировать насущность своих потребностей:

(1) ai(X,U)®min(i,k), r∈R, где R — ресурсы субъекта.

Надо найти U x * - управляющую функцию, которая позволит получить решение зависимости (1)

Это частное решение, которое может быть получено из общего решения: U=j(X, At) - алгоритма управления (2). At – изменение потребностей во времени. Алгоритм носит рекуррентный характер, т. е. каждое последующее состояние является функцией, которая зависит от предыдущего состояния: U(n+1)=j(Un,X, At).

В результате последовательных шагов получаем U x *, при этом потребности СУ уменьшаются со временем: At(X,U(n+1))< At(X,Un).

Пример: СУ-маятник, ОУ - рука человека, воздействие среды – трение о воздух.

Процесс управления как организация целенаправленного воздействия на объект может реализовываться как на интуитивном ,так и на осознанном уровне. Первый используют животные, второй — человек. Осознанное удовлетворение потребностей заставляет декомпозировать алгоритм управления и вводить промежуточную стадию — формулировку цели управления, т. е. действовать по двухэтапной схеме:

At®Z* ®U*x=j(X, At) , Z*-промежуточная стадия.

1 2

На 1 этапе определяется цель управления U x * , причем задача решается на интуитивном уровне: Z*x=j1(X, At), j1 – алгоритм синтеза цели Z*x по потребностям Аt и состоянию среды X.

На 2 этапе определяется управление , реализация которого обеспечивает достижение цели, сформированной на первой стадии, что и приводит к удовлетворению потребностей субъекта. Именно на этой стадии может быть использована вся мощь формального аппарата, с помощью которого по цели Z* синтезируется управление U*x=j2(Z*, At), где j2 — алгоритм управления. Этот алгоритм и есть предмет изучения кибернетики как науки.

декомпозиция алгоритма управления. j1 выполняет СУ, а вторую j2 — управляющее устройство (УУ).