Что такое обратная связь в процессе управления информатика 9 класс
ГДЗ по информатике 9 класс учебник Семакин параграф 2
1. Что такое обратная связь в процессе управления?
2. Какую структуру имеет управляющий алгоритм в системе без обратной связи?
3. Какую структуру может иметь управляющий алгоритм при наличии обратной связи?
4. Что такое система с программным управлением?
5. Проанализируйте систему «учитель-класс» как систему управления. Кто здесь управляющий объект, кто — объект управления? Какие действуют механизмы прямой и обратной связи?
6. Придумайте ситуации на уроке, когда учитель использует ветвление или цикл, принимая управляющие решения.
7. Назовите систему, в которой учитель является объектом управления. Проанализируйте ее.
8. 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?
1. Обратная связь — это процесс передачи информации о состоянии объекта управления в управляющую систему.
2. Алгоритм без обратной связи имеет линейную структуру
3. Алгоритм при наличии обратной связи имеет сложную структуру, содержащую ветвления и циклы.
4. Автоматическая система, основной задачей которой является отработка заранее заданной программы.
7. Администрация школы – учитель. Учитель – объект управления, администрация – управляющий объект
8. Тестирование с помощью компьютера. Компьютер проверяет ответы и оценивает ученика. Прямая связь – вопрос на экране, обратная связь – выбор ответа учеником. Преимущества – доступность в любое время, возможность многократного повторения, индивидуальный подход. Недостатки – невозможность задать интересующий тебя вопрос, прокомментировать решение или вопрос.
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.
Учитель информатики
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.
§ 2.5. Алгоритмы управления
§ 2.5. Алгоритмы управления
Информатика. 9 класса. Босова Л.Л. Оглавление
Ключевые слова:
Управление — это процесс целенаправленного воздействия на объект; осуществляется для организации функционирования объекта по заданной программе.
В середине прошлого века выдающийся американский учёный Норберт Винер (1894—1964), изучавший различные технические и биологические системы, установил, что управление в них осуществляется по общей схеме. Винер считается основоположником науки об управлении — кибернетики.
Управляемым объектом (объектом управления) может быть техническое устройство (например, автомобиль), один человек (например, ученик, солдат) или коллектив (например, оркестр, работники предприятия).
Управляющим объектом (управляющей системой) может быть человек (например, шофёр, дирижёр оркестра, учитель, директор), коллектив (например, правительство, парламент), а может быть и техническое устройство (например, автоматический регулятор, компьютер).
Последовательность команд по управлению объектом, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления.
Простейшие алгоритмы управления могут состоять из одной команды или представлять собой линейную последовательность команд. Более сложные алгоритмы управления содержат ветвления и циклы.
Обратная связь. Алгоритмы управления
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.
САМОЕ ГЛАВНОЕ
Управление — процесс целенаправленного воздействия на объект; осуществляется для организации функционирования объекта по заданной программе.Последовательность команд по управлению объектом, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления.
Вопросы и задания к § 2.5. Алгоритмы управления
1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию?
Кибернетическая модель управления ИКТ 9 класс Семакин
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Информатика 9 класс. Семакин.
Кибернетическая модель управления
Управление без обратной связи и с обратной связью
(§ 1. Управление и кибернетика. § 2. Управление с обратной связью)
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
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 как управляющую 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.
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 как информационный процесс. С этой позиции оказалось, что самые разнообразные процессы управления в природе, технике, обществе происходят сходным образом, подчиняются одним и тем же принципам.
Коротко о главном:
· Кибернетика — наука об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах.
· Управление — это целенаправленное воздействие управляющего объекта на объект управления.
· С точки зрения кибернетики управление происходит путем информационного взаимодействия между объектом управления и управляющим объектом.
· Последовательность управляющих команд определяется алгоритмом управления, а исполнителем этого алгоритма является объект управления.
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.
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.
Модель управления с обратной связью
Управлению с обратной связью соответствует схема, изображенная на рисунке ниже:
Циклы и ветвлении в алгоритмах
Вот как можно записать алгоритм поиска нужной передачи по телевизору:
ВКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА 1-М КАНАЛЕ
ПОКА НЕ БУДЕТ НАЙДЕНА ИСКОМАЯ ПЕРЕДАЧА,
ПОВТОРЯТЬ:
ПЕРЕКЛЮЧАТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА СЛЕДУЮЩИЙ КАНАЛ
В этом алгоритме содержится указание на повторение одних и тех же действий (переключить канал) по некоторому условию (пока не найдем передачу). Такой алгоритм называется циклическим.
Если вместо светофора на перекрестке дорог работает милиционер регулировщик, то управление движением станет более рациональным. Регулировщик следит за скоплением машин на пересекающихся дорогах и дает «зеленую улицу» в том направлении, в котором в данный момент это нужнее. Нередко из-за «безмозглого» управления светофора на дорогах возникают «пробки». И тут на помощь может прийти регулировщик.
Назовем пересекающиеся дороги Дорога-1 и Дорога-2. Логика управления движением описывается следующим алгоритмом:
ЕСЛИ НА ДОРОГЕ-1 СКОПИЛОСЬ БОЛЬШЕ МАШИН
ТО ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-1
ИНАЧЕ ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-2
Здесь по определенному условию происходит выбор одного из двух действий. Такой алгоритм называется ветвящимся. Проверка выполнения условия и в первом, и во втором примере стала возможна благодаря обратной связи: телезритель наблюдает за состоянием телевизора, милиционер наблюдает за состоянием движения на дорогах.
Итак, в варианте управления без обратной связи алгоритм может представлять собой только однозадачную (линейную) последовательность команд. При наличии обратной связи и «интеллектуального» управляющего объекта алгоритмы управления могут иметь сложную структуру, содержащую альтернативные команды (ветвления) и повторяющиеся команды (циклы).
При наличии обратной связи алгоритм может быть более гибким, допускающим проверку условий, ветвления и циклы.
Принцип управления с обратной связью и есть основной закон, открытый наукой кибернетикой. Он действует в системах самой разной природы: технических, биологических, социальных.
Системы с программным управлением
Системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру, называются автоматическими системами 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).
Поэтому такой способ управления называют программным управлением.
Программное управление широко используется в технических системах: автопилот в самолете, автоматическая линия на заводе, ускоритель элементарных частиц в физической лаборатории, атомный реактор на электростанции и пр.
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.
Что такое обратная связь в процессе управления?
1. Какую структуру имеет управляющий алгоритм в системе без обратной связи?
2. Какую структуру может иметь управляющий алгоритм при наличии обратной связи?
3. Что такое система с программным управлением?
4. Проанализируйте систему «учитель-класс» как систему управления. Кто здесь управляющий объект, кто — объект управления? Какие действуют механизмы прямой и обратной связи?
5. Придумайте ситуации на уроке, когда учитель использует ветвление или цикл, принимая управляющие решения.
6. Назовите систему, в которой учитель является объектом управления. Проанализируйте ее.
7. 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?
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА ПО ИНФОРМАТИКЕ ДЛЯ 9 КЛАССА «Управление и кибернетика. Управление с обратной связью. Понятие алгоритма и его свойства. Исполнитель алгоритмов.»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА ПО ИНФОРМАТИКЕ ДЛЯ 9 КЛАССА
Учитель: Эргашева Ление Айдеровна
Тема урока: Управление и кибернетика. Управление с обратной связью. Понятие алгоритма и его свойства. Исполнитель алгоритмов.
Цель: Познакомить учащихся с основами кибернетики, с кибернетической моделью процессов управления.
Дать представление о применении компьютера для автоматизации процессов управления;
Ввести понятие алгоритма управления;
Познакомить со способами описания алгоритмов.
развивать способности правильно формулировать свои мысли в процессе обобщения изученного (подведение итогов, актуализации знаний);
развивать умение вести учебный диалог, отстаивать свою точку зрения при решении задач;
воспитание ценностей личного отношения к изучаемым знаниям при решении целого ряда задач;
воспитание в учениках уверенности в своих силах при решении задач.
Тип урока: изучение нового материала.
Приветствует учащихся. Проверка присутствующих.
Изложение нового материала
Правила поведения в компьютерном классе и техника безопасности на уроках.
1. В кабинет информатики можно входить только в сменной обуви, чистой, сухой одежде. 2. Спокойно заходите в кабинет и занимайте свое место за партой.
З. Начинайте работу за компьютером только по указанию преподавателя или
4. При появлении дыма, запаха гари:
1) немедленно прекратите работу;
2) нажмите любую аварийную клавишу, находящуюся на стене рядом с каждым
3) сообщите о случившемся преподавателю или лаборанту.
5. В кабинете информатики запрещается:
1) трогать соединительные провода, электрические розетки;
2) прикасаться к тыльной стороне всех устройств;
3) класть вещи на аппаратуру;
4) включать и выключать электрический щит;
5) самим устранять любые неисправности в работе аппаратуры.
7) Вы отвечаете за состояние рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования.
Инструктаж по технике безопасности должен стать важной частью первого урока, и провести его надо очень серьезно. Учитель подробно обсуждает с детьми каждый пункт правил, выясняя, к чему может привести его нарушение. По существу, речь должна идти не столько о безопасности, сколько о дисциплинированности на уроке.
Желательно провести с детьми тренинг (вход и выход детей из кабинета, моделирование ситуации «задымление в классе» и т. д.).
Не случайно появление этого научного термина совпало с созданием первых электронно вычислительных машин (ЭВМ). Винер предвидел, что использование ЭВМ для управления станет одним из важнейших их приложений, а для этого потребуется глубокий теоретический анализсамого процесса управления.
Что же такое управление?
Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие объекты – управляемые.
Давайте запишем это определение. Пример:человек и телевизор. Человек – управляющий, телевизор управляемый.
Т.е. образуется следующая система управления:
Выполним следующее упражнение:
Определите, кто играет роль управляющего и кто играет роль объекта управления в следующих системах(заполните таблицу):
А с какой целью управляющий объект воздействует на управляемого?
Назовите некоторые команды управления.
С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд.
Рассмотрим алгоритм управления:
Управление это целенаправленный процесс, т.е. команды отдаются не случайным образом, а с вполне определенной целью. Для достижения просой цели досаточно одной команды, для более сложной – последовательность команд.
Последовательность команд по управлению объектом, выполнение которой приводит к достижению заранее поставленой цели, называется алгоритмом управления.
Объект управления называют исполнителем управляющего алгоритма.
Примером алгоритма является кулинарный рецепт, но только в том случае если каждое действие прописанно четко, исполнитель это повар.
С точки зрения кибернетики взаимодействие между управляющим и управляемымобъектами рассматривается как информационный процесс.с этой позиции оказалось, что самые разнообразные процессы управления в природе, технике, обществе происходят сходным образом, подчиняются одним и тем же принципан.
Упражнение: А сейчас предлагаю Вам побывать в роли строителей:
Перед вами составные части дома: фундамент, кирпичи, крыша.
Если бы вы строили этот дом, что бы вы в первую очередь положили?
А если бы мы эту же задачу задали компьютеру? Что нам нужно сделать для этого компьютера? ( составить алгоритм ).
П-р 2: Предлагается управляющая система: ПОВАР – КУХНЯ. Составить алгоритм управления лепки пельменей.
4. Подвидем итоги урока: Скажите, а о чем все это время мы говорили? ( управлении, алгоритме управления ).
Существует специальная наука, которая изучает процессы управления. Она называется кибернетикой. Проще говоря кибернетика – это наука об управлении.
А сейчас немного исторической справки: одним из основателей науки кибернетики был американский математик Норберт Винер, который в 1948 году написал книгу «Кибернетика». Он предвидел, что в будущем управлять различными процессами станет компьютер.