Слайд 1МАТЕМАТИЧЕСКАЯ КИБЕРНЕТИКА
Информация и управление.
Математические аспекты кибернетики.
Автоматическое регулирование.
Программное управление и управление
с обратной связью.
Оптимальное управление.
Методы прогнозирования.
Теория принятия решений.
Диалоговые системы оптимизации и
имитации.
Слайд 2Определение кибернетики
Название «кибернетика» происходит от греческого «кюбернетес», что первоначально означало
«рулевой», «кормчий»,
наука, изучающая общие закономерности строения сложных систем управления
и протекания в них процессов управления
наука об общих законах получения, хранения, передачи и преобразования информации в сложных управляющих системах
Слайд 3Возникновение кибернетики
Появление кибернетики как самостоятельного научного направления относят к 1948
г., когда американский ученый, профессор математики Массачусетского технологического института Норберт
Винер (1894 -1964гг.) опубликовал книгу «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине».
Слайд 4Становление кибернетики в России
академик А. И. Берг (1893—1979 гг.)
академик
В. М. Глушков (1923—1982 гг.)
академик С. А. Лебедев (1902—1974
гг.)
академик В. А. Котельников
член-корреспондент АН СССР А. А. Ляпунов (1911—1973 гг.)
Слайд 5Предмет кибернетики ее методы и цели
Предметом изучения кибернетики являются
процессы управления в сложных динамических системах
Одним из основных методов кибернетики
является метод математического моделирования систем и процессов управления
Основной целью кибернетики является оптимизация систем управления
Слайд 6Процессы управления
Под управлением в самом общем виде понимают некоторую
совокупность действий, осуществляемых управляющим органом (человеком, группой людей или автоматическим
устройством) направленную на поддержание или улучшение работы управляемого объекта (тела, органа, группы людей, технической системы) в соответствии с имеющейся программой (алгоритмом функционирования) или целью управления.
Слайд 8ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
элементы системы управления
командные связи
исполнительные
органы
обратные связи
Слайд 9ПРОСТЫЕ СВЯЗИ
Самые "простые" - связи, передающие усилие (тросы, тяги,
приводные ремни), меняющие направление движения (блоки, рычаги, кривошипы), различные "ограничители"
движения (направляющие, подшипники, упоры).
Слайд 10Простые связи. Схема управления
В системах такого уровня информация заложена в
самой структуре системы
Слайд 11ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ:
Назовите функции систем изображенных на рисунке. Все ли
они относятся к простым механизмам? Почему?
Слайд 12ПРИВЛЕКАЕМ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
При использовании сторонних источников энергии возникает ситуация,
в которой величина энергии управляющего воздействия уже не равна энергии
результата, но сохраняется "порядок", последовательность этих воздействий.
В системах этого уровня уже выделяются подсистемы, выполняющие различные функции (энергетические, силовые и т.д.). Эти подсистемы могут действовать друг на друга на уровне команд или сигналов, то есть на информационном уровне. Происходит уменьшение количества не только возможных направлений движения, но и силовых воздействий - они тоже заложены в структуру системы.
Слайд 13ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ:
Как работает эта система? Где она может быть
использована?
Можно ли назвать сигнальным воздействием открывание водопроводного крана? Нажатие
спускового крючка пистолета?
Слайд 14АВТОМАТЫ И ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ.
В насосе управляющая система не выделена, выполнение
программы обеспечивается всем его устройством, всей конструкцией
Слайд 15АВТОМАТЫ И ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ.
Слайд 16АВТОМАТЫ И ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ.
Системы с программным управлением содержат в
себе последовательность выполняемых действий, уже почти полностью решая задачу управления.
Информация в этих системах содержится и в самой конструкции, о и в специальном элементе, играющем роль “памяти”. Эта память заполняется извне, сбор и обработка информации по-прежнему производятся человеком, но уже появился специализированный “носитель информации”, который в закодированном виде содержит последовательность выполняемых команд. Роль человека при использовании такой информации состоит в настройке системы и контроле за ходом процесса
Слайд 17ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
Объясните принцип действия насосов, схемы которых приведены
в тексте параграфа.
Какая часть двигателя внутреннего сгорания осуществляет “программное управление”?
Некий
изобретатель предложил создать робота, который “запомнил” бы все движения рабочего, а потом стал бы работать, просто повторяя эти движения. Оцените это изобретение.
В каких случаях программное управление оказывается эффективным?
Слайд 18ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ.
Для того, чтоб система стала действительно "самоуправляющейся", должна
существовать связь между действиями системы и результатом этого действия.
Слайд 19Регуляторы
Самыми первыми техническими самоуправляющимися системами были различные регуляторы.
Слайд 20Схема управления
ПРОГРАММА
Управляющий элемент
Исполнительный орган
Управляемый процесс
ДАТЧИК
Слайд 21ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
В чем заключается функция обратной связи? Чем
отличается положительная обратная связь от отрицательной? Приведите свои примеры положительных
и отрицательных обратных связей.
Почему трудно рисовать, глядя в зеркало?
Какие бытовые устройства используют обратную связь? Поясните ее действие. (например, кастрюля-скороварка, утюг, холодильник и т.д.)
Слайд 22ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
В 1765 г. Иван Ползунов устроил систему для
регулирования уровня воды в котле паровой машины, соединив поплавок с
краном водо-подающей трубы так, что если поплавок опускался ниже заданного уровня, то кран открывался, а если поднимался выше, то кран закрывался. Это устройство и по сей день используется для регулировки уровня топлива в простых карбюраторах. А есть ли оно у вас в доме?
Слайд 23ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
Поясните действие обратной связи в изображенных на рисунках
устройствах
Слайд 24Теория принятия решений
Методы принятия управленческих решений
Постановка задачи принятия решений
Задача о
диете
Многокритериальная оценка альтернатив
Игровые модели
Игры с природой
Слайд 25Методы принятия управленческих решений
Для ситуаций, в которых происходит выбор решений,
характерны
Наличие цели (целей)
Наличие альтернативных линий поведения
Наличие ограничивающих
факторов
Слайд 26Структурная схема процесса принятия решений
Слайд 27Постановка задачи принятия решений
F – критерий эффективности решения
X1,X2,…,XL. – контролируемые
факторы
неконтролируемые факторы:
A1,A2,…, AP. - детерминированные
Y1,Y2,…, Yg. – стохастические
Z1,Z2,…, ZZ.
- неопределенные
F=F(X1,X2,…,XL, A1,A2,…, AP, Y1,Y2,…, Yg, Z1,Z2,…, ZZ, t)->min (max)
Слайд 29Многокритериальная оценка альтернатив
Слайд 30Пример. Назначение
Альтернативы
A1 – Иванов
А2 – Григорьев
Критерии
К1 - Возраст
К2 -
Образование
К3 - Опыт
К4 - Коммуникабельность
К5 - Семейное положение
К6 - Материальное
обеспечение
Слайд 31Попарное сравнение критериев
К2 >К1 =>9
К3>К1 =>7
К4>К1 =>5
К1>К5 =>3
К1>К6 =>1
К3>К2 =>5
К2>К4
=>8
К2>К5 =>6
К2>К6 =>4
К3>К4 =>3
К3>К5 =>2
К3>К6 =>5
К4>К5 =>6
К4>К6 =>3
К6>К5 =>5
Слайд 32Попарное сравнение альтернатив
К1
А1 >А2 =>5
К2
А2 >А1 =>7
К3
А1 >А2 =>6
К4
А2 >А1
=>2
К5
А1 >А2 =>1
К6
А2 >А1 =>2
Слайд 34Нормирование матрицы предпочтений
Слайд 41Числовые оценки альтернатив
Q1=K1*A1|K1+K2*A1|K2+K3*A1|K3+K4*A1|K4+K5*A1|K5+K6*A1|K6=0,496
Q2=K1*A2|K1+K2*A2|K2+K3*A2|K3+K4*A2|K4+K5*A2|K5+K6*A2|K6=0,504
Q2 >Q1
Выбираем Q2