Управление и информирование.

Вопросы:

1. Место фундаментальных понятий информатики и теории информатики при описании процессов управления.

2. Контур управления, определения «управляющий», «управляемый» систем и цепей управления в составе контура управления.

3. Процесс управления.

4. Проблема управления.

5. Роль цепей управления в процессе управления.

В дальнейшем все понятия будут формально определены в рамках теории информации, разработанной польским учёным - Марьяном Мазуром. 1974 год – русский язык издания монографии - «Качественная теория информации». Таким образом, теория была разработана Мазуром в 50-е, 60-е годы прошлого столетия. Большая часть определений для фундаментальных понятий теории информации даётся в вербальной, словестной форме, однако они могут быть записаны как формулы, символы, высказывания.

Параграф 1.

При описании некоторых ситуаций и процессов, когда требуется использовать такие понятия, как: информация, информирование, код, кодирование, сообщение, данные, и их синонимы и близкие понятия, эти ситуации всегда связаны с достижением некоторой цели.

Известно, что достижение цели всегда осуществляется с помощью управления, или на его основе. В токовых словарях по информатике, кибернетики мы найдём следующие определения:

Управление – целенаправленное воздействие (управляющей системы на управляемую систему(объект управления)) Таким образом, в дальнейшем мы будем рассматривать перечисленные фундаментальные понятия только в связи с исследованием их структуры. Информирование, например, имеет место только при управлении.

В некоторых случаях информация и массивы данных – тексты расположены за пределами процесса управления, при внимательном рассмотрении можно выявить структуру управления.

В

Объект управления

настоящее время известно, в том числе на базе автоматического управления, что процесс управления реализуется в рамках контура управления. В свою очередь контур управления представлен 4-мя компонентами: управляющая система (субъект управления), управляемая система (объект управления), цепи управления: прямая и обратная связи. Цепь прямой связи передаёт воздействие с выхода управляющей системы на вход управляемой.

Субъект управления

прямая связь

обратная связь

Норберт Виннер – отец кибернетики. Он выделил особо в рамках система управления (контура управления) обратную связь, когда часть информации о состоянии объекта передаётся на вход управляющей системы. При этом он подчёркивал, что для организации процесса управления необходима отрицательная обратная связь. При положительной обратной связи контур разрушается. Книга Виннера, вышедшая в 47-ом году «Управление и связь в живом и машине» или «Кибернетика». В этой книге он открыл, что содержание процессов управления, суть, не зависит от их природы объектов, в которых осуществляется управление. Система человек-машина, государство, социальные организации, социотехнические системы, организмы и т.д. Все системы существуют по единому принципу управления, и существуют благодаря ему. Виннер открыл, что независимо от природы процессы управления реализуются на основе одних и тех же закономерностей, то есть управление инвариантно к природе процессов.

Компоненты контура управления:

Управляющая система – субъект управления, воздействия со стороны которой приводит к требуемым изменениям в состоянии управляемой системы.

Управляемая система – объект управления, в котором требуемые изменения её состояния вызываются воздействием другой (управляющей) системы.

Цепь управления – система, через посредства которой воздействие с одной системы передаётся на другую систему. Например с выхода управляющей на вход управляемой.

Каким образом выделить из контура управления её составляющие? Несмотря на очевидность, этот вопрос необходимо формулировать. Система или контур управления – водитель и автомобиль. Здесь ясно, что водитель управляет автомобилем. Однако, в некоторых случаях состояние автомобиля определяет поведение водителя.

Рассмотрим другой пример. Система – печь и регулятор, поддерживающий температуру. По крайней мере, умозрительно можно представить когда печь определяет поведение регулятора. Чтобы регулятор работал строго периодически, истопник подбрасывает уголь, в этом случае управляет печь. Поэтому вопрос – как выделить в контуре управления управляющую и управляемую систему зачастую на практике приходится решать.

Если исследователю или проектировщике системы или наблюдателю удалось выделить какой-то контур управления, то далее необходимо внешнюю по отношению к этому контуру систему которая оказывает воздействие на данный контур. Другими словами, данный контур управления может быть включён в другой контур управления, в иерархически высший уровень, и исходный контур выступает как управляемая система. Если внешняя система воздействует на данный контур именно на элемент А, а контур управления в свою очередь воздействует на внешнюю систему с помощью элемента Б, то элемент А – есть управляющая система, элемент Б – управляемая система, а Ц и Д – цепи управления. Вернёмся к примеру системы печь – регулятор. Если в качестве внешней системы по отношению к данному контуру выступает настройщик регулятора, то очевидно, что регулятор в исходной системе выступает в качестве управляющей системы. Однако, если истопник то управляющей системой окажется печь. Это правило применимо к любым системам и любому уровню иерархии. Однако это не даёт ничего нового при изучении структуры данного контура управления, в котором важны объект управления, субъект управления, цепи управления, то… Заметим в отношении любого контура управления общность функций двух цепей управления – прямой связи и обратной связи. Любая из цепей управления служит для передачи воздействия с одной системы на другую.

Процесс управления – итерационно-циклический процесс, который проявляется последовательностью изменений: в начале изменения возникают на выходе управляющей системы, затем они возникают на входе управляемой системы, далее формируются изменения на выходе управляемой системы, затем они входят на вход управляющей системы. Не всегда за оду итерацию осуществляется достижение цели. Возможна ещё одна цепочка изменений и так далее и не однократно до тех пор, пока объект в своём состоянии не достигнет состояния цели.

Предполагается, что управляемый объект имеет начальное исходное состояние, и есть состояние цели, требуемое для управляющей системы. В процессе управления нужно объект перевести из исходного состояния в состояние цели.

Процесс управления проявляется в системе изменений.

Проблема управления состоит в следующем:

В отыскании такого процесса между входом и выходом управляющей системы, который бы вызвал необходимый процесс по изменению структуры управляемой системы.

Из этой схемы, как очевидное, вытекает, что поведение управляемой системы или объекта управления зависит от тех изменений, которые возникают на выходе управляющей системы. Однако, структура контура управления показывает, что на самом деле изменения в структуре объекта управления зависит от тех изменений, которые возникают только на её входе. Таким образом следует различать идеальное управление, при котором на входе управляемой системы точно такие же как на выходе управляющей системы, и реальное управление, при котором изменение на входе объекта управления отличаются от изменений, сформированных управляющей системой. Из схемы контура очевидно, что разница между изменениями на входе и выходе определяется цепью управления. Всё то же относится к цепи обратной связи. Таким образом, в дальнейшем, мы будем изучать – какое влияние цепь управления оказывает на процесс управления, и от чего оно зависит.

Другими словами, в дальнейшем, мы выясним место всех понятий: сообщение, код, информация, информирование, именно в рамках цепи управления.