Информационные модели управления объектами

В процессе функционирования сложных систем (биоло­гических, технических и пр.) входящие в них объекты по­стоянно обмениваются информацией. Для поддержания своей жизнедеятельности любой живой организм постоян­но получает информацию из внешнего мира с помощью ор­ганов чувств, обрабатывает ее и управляет своим поведени­ем (например, перемещаясь в пространстве, избегает опасности).

В процессе управления полетом самолета в режиме авто­пилота бортовой компьютер получает информацию от датчи­ков (скорости, высоты и пр.), обрабатывает ее и передает команды на исполнительные механизмы, изменяющие ре­жим полета (закрылки, клапаны, регулирующие работу двигателей, и пр.).

В любом процессе управления всегда происходит взаимо­действие двух объектов — управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи. По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи — информация о состоянии управляемого объекта.

Управляющий объект

Разомкнутые системы управления. Если в процессе управления не учитывается состояние управляемого объекта и обеспечивается управление только по прямому каналу (от управляющего объекта к управляемому), то такие системы управления называются разомкнутыми. Информационную модель разомкнутой системы управления можно наглядно представить с помощью схемы, представленной на рис. 5.12.

канал управления ,, __ Управляемый

объект

Рис. 5.12. Разомкнутая система управления

В качестве примера разомкнутой системы управления рассмотрим процесс записи информации на гибкий диск, в котором объект «Дисковод» (управляющий объект) изменя­ет состояние объекта «Дискета» (управляемый объект).

Для того чтобы информация могла быть записана, необ­ходимо установить магнитную головку дисковода над опре­деленной концентрической дорожкой диска. При записи ин­формации на гибкие диски не требуется особой точности установки (имеется всего 80 дорожек) и можно не учитывать возможные (например, от нагревания) механические дефор­мации носителя, поэтому управляющий объект (дисковод) просто перемещает магнитную головку на определенное рас­стояние вдоль радиуса управляемого объекта (дискеты).

Для демонстрации принципа работы разомкнутых систем управления разработаем компьютерную модель на языке программирования Visual Basic. Пусть управляемым объек­том будет точка, которую управляющий объект (пользова­тель) должен переместить в центр мишени (круга). Прямое управление положением точки будем производить путем на­жатия на кнопки, которые перемещают объект вверх, вниз, влево и вправо. Обратная связь будет отсутствовать.

Модель разомкнутой системы управления

1. Поместить на форму графическое поле, по которому будет перемещаться точка, кнопку для вывода первоначального положения точки, четыре кнопки для управления движе­нием точки и кнопку для вывода мишени.

2. Событийная процедура первоначального вывода точки должна включать задание масштаба и случайную генера­цию координат точки:

Dim bytXl, bytYl, bytX2, bytY2 As Byte

Private Sub cmdP_Click()

picl.Scale (0, 20)-(20, 0)

bytXl = Int(Rnd * 20)

bytYl = Int(Rnd * 20)

picl.PSet (bytXl, bytYl), vbRed

End Sub

3. Четыре событийные процедуры перемещения точки дол­жны обеспечивать изменение координат точки. Напри­мер, для перемещения влево служит событийная проце­дура:

Private Sub cmdL_C1i с k () picl.Scale (0, 20)-(20, 0) bytXl = bytXl - 1 Picl.PSet (bytXl, bytYl), vbRed End Sub

4. Событийная процедура вывода мишени: Private Sub cmd2_Click() picl.Scale (0, 20)-(20, picl.Circle (10, 10), 5 picl.PSet (bytXl, bytYl), End Sub

в каталоге

5. Щелкнуть по кнопке Упр. объ­ект и перемещать его кнопка­ми со стрелками. Щелкнуть по кнопке Результат. Отклоне­ние точки от центра мишени будет велико.

Проект хранится

0)

vbBlack

■Jai*!

CD-ROM

\textbook\VB\prjUpr\

Замкнутые системы управления. В замкнутых системах управления управляющий объект по прямому каналу управления производит необходимые действия над объектом управления, а по каналу обратной связи получает информа­цию о его реальных параметрах. Это позволяет осуществ­лять управление с гораздо большей точностью.

канал управления

канал обратной связи

Информационную модель замкнутой системы управления можно наглядно представить с помощью схемы, представ­ленной на рис. 5.13.

Управляемый объект

Рис. 5.13. Замкнутая система управления

Примером использования замкнутой системы управления является процесс записи на жесткие диски. При записи ин­формации на жесткие диски требуется особая точность уста­новки магнитных головок, так как на рабочей поверхности носителя имеются тысячи дорожек и необходимо учитывать механические деформации магнитного носителя (например, в результате изменения температуры). Система управления
магнитными головками винчестера постоянно получает ин­формацию о реальном положении магнитных головок по ка­налу обратной связи, а по прямому каналу выставляет го­ловки над поверхностью носителя с большой точностью.

Для демонстрации принципа работы замкнутых систем управления усовершенствуем компьютерную модель переме­щения точки в центр мишени. Для осуществления обратной связи будем выводить значения координат точки в тексто­вые поля.

SM