9-Lesson №21

Урок №21. Управление. Сигнал. Обратная связь.

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.

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 состо янии объекта управления управляющему объекту.

Обратная связь позволяет корректировать управляющие воздействия управляющего объекта на объект управления в зависимости от состояния объекта управления (рис. 1.14). Обратная связь предусмотрена в ряде бытовых приборов (например, утюг с терморегулятором, холодильник, кастрюля-скороварка), в живых организмах, в обществе.

Рис. 1.14. Кибернетическая модель управления

В настоящее время в самых разных ситуациях всё чаще роль управляющего объекта 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.

 

Тренажёр платы Arduino использует уже собранную схему, которая позволяет управлять лампочками (напрямую или через сдвиговый регистр), семисегментным индикатором и пьезопищалкой,  а также обрабатывать сигналы с кнопок, датчика освещённости, датчика температуры и потенциомТренажёр платы Arduino использует уже собранную схему, которая позволяет управлять лампочками (напрямую или через сдвиговый регистр), семисегментным индикатором и пьезопищалкой,  а также обрабатывать сигналы с кнопок, датчика освещённости, датчика температуры и потенциометра.






Откройте веб-страницу http://kpolyakov.spb.ru/school/robotics/arduino/arduino.htm.

  1. Удалите программу из окна слева и скопируйте в это окно новую программу:
пока 1
{
  пин[0] = HIGH
  ждать(1000)
  пин[0] = LOW
}
  1. Щёлкая по светодиоду, который связан с выводом («пином») номер 0, выберите любой цвет светодиода, который вам нравится.
  2. Щёлкнув по кнопке , запустите программу.
  3. Исправьте программу так, чтобы светодиод с номером 0 мигал с периодом 2 секунды (1 секунду горит, затем 1 секунду не горит). Запишите в поле ниже исправленную программу:
пока 1
{
  пин[0] = HIGH
  ждать(1000)
  пин[0] = LOW
}
  1. Исправьте программу так, чтобы одновременно мигали два светодиода, связанные с пинами 0 и 5:
пока 1

{
  ...
}
  1. Исправьте программу так, чтобы два светодиода, связанные с пинами 0 и 5, работали следующим образом:
  • 0,5 секунды: светодиод 0 горит, светодиод 5 не горит;
  • 0,5 секунды: светодиод 5 горит, светодиод 0 не горит;
  • 0,5 секунды: оба светодиода не горят.

Программа:

пока 1

{
  ...
}

Выполнить классную работу