Что такое обратная связь информатика
Информатика и информационные технологии
© М.Е. Крекин, 1999, 2002
Глава 7
Информация и управление. Обратная связь
Любое управляющее воздействие, в какой бы форме оно производилось, можно рассматривать как информацию, передаваемую в форме команд. Например, при нажатии кнопки на пульте управления телевизором мы передаем команду «переключить канал». Как сказано в определении, команды отдаются не случайно, а целенаправленно. Иногда цель достигается после исполнения одной команды, чаще приходится пользоваться последовательностью команд. Вы уже знаете, что такая последовательность называется алгоритмом.
При отсутствии обратной связи алгоритм управления может содержать только однозначную линейную последовательность команд. Именно такими алгоритмами мы и занимались до сих пор. Когда обратная связь существует, алгоритм может иметь гораздо более сложную структуру, и соответственно, быть гораздо «интеллектуальнее».
Используя уже изученные команды, мы можем изменять характеристики того или иного действия, но не можем отменить его или заменить на другое. На практике же нередко требуется именно такая реакция на изменение состояния системы.
Взгляните на программу «уравнение» из предыдущей главы. Она будет нормально работать, если человек задаст корректные исходные данные. Но что произойдет, если в качестве коэффициента а будет введен ноль? Программа аварийно завершится с сообщением «не могу разделить на ноль». Лучше сделать так, чтобы компьютер и не пытался выполнять такое действие. Для этого мы можем записать фрагмент программы вот так:
Теперь при ошибочном значении переменной «а» программа будет завершаться нормально. Правда, при этом человек не получит никакого сообщения. Это, опять-таки, не слишком хорошо. Желательно, чтобы пользователь получал сообщение об ошибке. Придется еще немного усложнить программу.
Условные команды, как и циклы, могут быть вложенными. Это полезно, например, если нужно выбрать один вариант действий не из двух, а из трех, четырех или более.
Презентация по информатике на тему «Управление с обратной связью» (9 класс)
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
Управление с обратной связью © Агейчев.РФ 2003-2019 Линейный алгоритм. Обратная связь. Модель управления с обратной связью. Циклы и ветвления в алгоритмах. Системы с программным управлением.
* Линейный алгоритм Линейный алгоритм — алгоритм, в котором команды выполняются одна за другой в четкой последовательности.
* Обратная связь Обратная связь — это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту. Модель управления с обратной связью
* Циклы и ветвления в алгоритмах В алгоритме циклической структуры (цикле) серия команд повторяется многократно. При этом нужно указать, либо сколько раз исполнитель должен выполнить тело цикла, либо при каком условии исполнитель будет повторять тело цикла еще раз. Модель управления с обратной связью
* Циклы и ветвления в алгоритмах В алгоритме ветвления по определенному условию происходит выбор одного из двух и более действий. Модель управления с обратной связью
* Принцип управления с обратной связью и есть основной закон, открытый наукой кибернетикой.
* Системы с программным управлением Системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением.
* Системы с программным управлением Для функционирования такой системы, во-первых, между компьютером и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь, во-вторых, в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм, записанный на языке программирования). Такой способ управления называют программным управлением.
* Изученные понятия Управляющая информация передается по линии прямой связи в виде команд управления; по линии обратной связи передается информация о состоянии объекта управления. Без учета обратной связи алгоритм управления может быть только линейным, при наличии обратной связи алгоритм может иметь сложную структуру, содержащую ветвления и циклы. Системы, в которых роль управляющего объекта выполняет компьютер, называются автоматическими системами с программным управлением.
Вопросы и задания Что такое обратная связь в процессе управления? Какую структуру имеет управляющий алгоритм в системе без обратной связи? Какую структуру может иметь управляющий алгоритм при наличии обратной связи? Что такое система с программным управлением? Проанализируйте систему «учитель—класс» как систему управления. Кто здесь управляющий объект, кто — объект управления? Какие действуют механизмы прямой и обратной связи? Придумайте ситуации на уроке, когда учитель использует ветвление или цикл, принимая управляющие решения. Подготовьте сообщение. Назовите систему, в которой учитель является объектом управления. Проанализируйте ее. Опишите систему обучения, в которой роль учителя выполняет компьютер. Какие механизмы прямой и обратной связи действуют в такой системе? В чем преимущества и в чем недостатки компьютерного обучения по сравнению с традиционным? СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Семакин И.Г., Учебник для 9 класса «Информатика»: Глава 1. Управление и алгоритмы. Агейчев.рф
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
УПРАВЛЕНИЕ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
Линейный алгоритм Светофор «не глядя» управляет движением машин. Алгоритм его работы: КРАСНЫЙ-ЗЕЛЁНЫЙ-ЖЁЛТЫЙ-КРАСНЫЙ-ЗЕЛЁНЫЙ и т.д. Он называется линейным или последовательным.
Обратная связь Управление происходит эффективнее, если управляющий не только отдаёт команды, т.е. работает прямая связь, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии (пример с телевизором). Этот процесс называется обратной связью.
Обратная связь – это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту.
Модель управления с обратной связью Управляющее Воздействие Обратная связь Рис. Схема системы управления с обратной связью УПРАВЛЯЮЩИЙ объект УПРАВЛЯЕМЫЙ объект
Циклы и ветвления в алгоритмах Алгоритм поиска нужной передачи: ВКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА 1-М КАНАЛЕ ПОКА НЕ БУДЕТ НАЙДЕНА ИСКОМАЯ ПЕРЕДАЧА, ПОВТОРЯТЬ: ПЕРЕКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА СЛЕДУЮЩИЙ КАНАЛ В этом алгоритме содержится повторение одних и тех же действий (переключить канал) по некоторому условию (пока не найдём передачу). Такой алгоритм называется циклическим.
Циклы и ветвления в алгоритмах Алгоритм управления машинами регулировщиком: ЕСЛИ НА ДОРОГЕ-1 СКОПИЛОСЬ БОЛЬШЕ МАШИН ТО ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-1 ИНАЧЕ ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-2 Здесь по определённому условию происходит выбор одного из двух действий. Такой алгоритм называется ветвящимся.
Системы с обратным управлением Системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением. Для функционирования такой системы д.б. прямая и обратная связь между компьютером и объектом управления и спец. алгоритм, записанный на языке программирования.
Вопросы: Что такое обратная связь в процессе управления? Какую структуру имеет управляющий алгоритм в системе без обратной связи? Что такое система с обратным управлением?
Выводы: Управляющая информация передаётся по линии прямой связи в виде команд управления; по линии обратной связи передаётся информация о состоянии объекта управления. Без учёта обратной связи алгоритм управления м.б. только линейным, при наличии обратной связи алгоритм может иметь сложную структуру, содержащую ветвления и циклы. Принцип управления с обратной связью и есть основной закон, открытый наукой кибернетикой. Системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением.
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс профессиональной переподготовки
Математика и информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДБ-133464
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Рособрнадзор объявил сроки и формат ЕГЭ
Время чтения: 1 минута
В России утвердили новый порядок формирования федерального перечня учебников
Время чтения: 1 минута
Росприроднадзор призвал ввести в школах курс по экологии
Время чтения: 1 минута
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
Костромская область разработала программу привлечения педагогических кадров
Время чтения: 2 минуты
ВПР для школьников в 2022 году пройдут весной
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Обратная связь. Алгоритмы управлени
Для управления нужна информация. Во-первых, управляющий объект должен получить информацию о том, что ему нужно, т. е. он должен знать цель своих действий. Во-вторых, управляющий объект должен знать, как можно достичь поставленной цели. Важно, что информация о цели и способах её достижения должна быть известна управляющему объекту до начала процесса управления.
Пример 1. Рассмотрим управление движением автомашин (объект управления) на перекрёстке с помощью светофора (управляющий объект). В этой ситуации управляющее воздействие формируется в зависимости от заложенной в управляющем объекте исходной информации. Светофор не воспринимает текущую информацию о состоянии движения на перекрёстке, он не изменяет алгоритм управления от того, что с какой-то стороны скопилось очень много машин и образовалась «пробка».
 Обратная связь — это процесс передачи информации о состоянии объекта управления в управляющую систему. |
Обратная связь позволяет корректировать управляющие воздействия управляющей системы на объект управления в зависимости от состояния объекта управления (рис. 2.5). Обратная связь предусмотрена в ряде бытовых приборов (например, утюг с терморегулятором, холодильник, кастрюля-скороварка), в живых организмах, в обществе.
В настоящее время очень часто роль управляющей системы отводится компьютеру, в память которого заложена программа управления, предусматривающая все варианты информации, которые могут быть получены по обратной связи.
Пример 2. Если вместо обычного светофора на дорожном перекрёстке будет установлен «интеллектуальный» светофор — высокотехнологичное устройство, оснащённое датчиками, фиксирующими скорость движения на дороге и плотность транспортных потоков, то управление движением станет более рациональным за счёт учёта информации, поступающей от объекта управления.
Управление — процесс целенаправленного воздействия на объект; осуществляется для организации функционирования объекта по заданной программе.
Управление с обратной связью
Управление и кибернетика
Вы уже знакомы с некоторыми областями использования компьютеров. Знаете, что с помощью компьютера можно печатать книги, выполнять чертежи и рисунки; быстро передавать информацию на большие расстояния, создавать компьютерные справочники на любую тему; производить расчеты. Существует еще одно важное приложение компьютерной техники — использование компьютеров для управления.
В 1948 году в США и Европе вышла книга американского математика Норберта Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине».
Эта книга провозгласила рождение новой науки — кибернетики.
Не случайно время появления этого научного направления совпало с созданием первых ЭВМ.
Н. Винер предвидел, что использование ЭВМ для управления станет одним из важнейших их приложений, а для этого потребуется глубокий теоретический анализ самого процесса управления. Этому и посвящена наука кибернетика.
Что такое управление
Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие объекты — управляемые.
Простейшая ситуация — два объекта: один — управляющий, второй — управляемый. Например: человек и телевизор, хозяин и собака, светофор и автомобиль. В первом приближении взаимодействие между такими объектами можно описать схемой, изображенной на рисунке ниже:
В приведенных примерах управляющее воздействие производится в разных формах: человек нажимает кнопку или поворачивает ручку управления телевизором; хозяин голосом подает команду собаке; светофор разными цветами управляет движением автомобилей и пешеходов на перекрестке.
С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать какуправляющую информацию, передаваемую в форме команд.
В примере с телевизором через пульт управления передаются команды следующего типа: «включить/выключить», «переключить канал», «увеличить/уменьшить громкость». Хозяин передает собаке команды голосом: «Сидеть!», «Лежать!», «Взять». Световые сигналы светофора шофер воспринимает как команды: красный — «стоять», желтый — «приготовиться», зеленый — «ехать».
В данном выше определении сказано, что управление есть целенаправленный процесс, т. е. команды отдаются не случайным образом, а с вполне определенной целью. В простейшем случае цель может быть достигнута после выполнения одной команды. Для достижения более сложной цели бывает необходимо выполнить последовательность (серию) команд.
Последовательность команд по управлению объектом, выполнение которой приводит к достижению заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления.
В таком случае объект управления можно назвать исполнителем управляющего алгоритма. Значит, в приведенных выше примерах телевизор, собака, автомобиль являются исполнителями управляющих алгоритмов, направленных на вполне конкретные цели (найти интересующую передачу, выполнить определенное задание хозяина, благополучно проехать перекресток).
С точки зрения кибернетики взаимодействие между управляющим и управляемым объектами рассматривается какинформационный процесс. С этой позиции оказалось, что самые разнообразные процессы управления в природе, технике, обществе происходят сходным образом, подчиняются одним и тем же принципам.
1. Кто был основателем кибернетики? В каком году вышла первая книга по кибернетике?
2. Что такое управление?
3. Что представляет собой управляющее воздействие с точки зрения кибернетики?
4. Что такое алгоритм управления?
5. Определите, кто играет роль управляющего и кто (или что) играет роль объекта управления в следующих системах: школа, класс, самолет, стая волков, стадо коров.
6. Для систем управления, выявленных в предыдущей задаче, назовите некоторые команды управления и скажите, в какой форме они отдаются.
Управление с обратной связью
Если внимательно обдумать рассмотренные в предыдущем параграфе примеры, то можно прийти к выводу, что строго в соответствии с рассмотренной ранее схемой работает только система «светофор – автомобили». Светофор «не глядя» управляет движением машин, не обращая внимания на обстановку на перекрестке. Вот алгоритм работы светофора:
КРАСНЫЙ — ЗЕЛЕНЫЙ — ЖЕЛТЫЙ — КРАСНЫЙ — ЗЕЛЕНЫЙ — ЖЕЛТЫЙ — КРАСНЫЙ и т. д.
Такой алгоритм называется линейным или последовательным.
Совсем иначе протекает процесс управления телевизором или собакой. Прежде чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном канале, то он переключит телевизор на следующий канал; если собака не выполнила команду «лежать!» хозяин повторит эту команду.
Из этих примеров можно сделать вывод, что управление происходит эффективнее, если управляющий не только отдает команды, т. е. работает прямая связь, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью.
Обратная связь — это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту.
Статьи к прочтению:
Системы управления с обратной связью
Похожие статьи:
Корень дерева уникален, это единственный узел в дереве, который не имеет родителя. Начав от корневого узла и следуя дочерним указателям, можно найти все…
5) обратная связь по выходу OFB 28. Режим хорошо подходит для шифрования ключей. 1)CBC 2)CFB 3)OFB ECB 29. Какими авторами была предложена первая версия…