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.
ГДЗ Информатика 9 класс Семакин — Управление с обратной связью
ОТВЕТЫ Решебник — ГДЗ Инфо рматика — §2.Управление с обратной связью , Семакин 9 класс
Вопросы и задания
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?
Ответы на вопросы параграф 2 из учебника Семакина 9 класс
7) Модель управления с обратной связью
Информативная доска с голосовой подачей информации. используется видео микрофон с распознованием ученика.(можно сделать для каждого ученика отдельную клавиатуру с которой он будет вводить вопрос,тем самым повышая мобильность системы) из плюсов: мобильность,скорость работы простое управление; из минусов:индивидуальность,стандартное мышление
Литература: Учебник:Информатика, 9 класс. ФГОС Автор: И. Г. Семакин, Л. А. Залогова, С. В. Русаков, Л. В. Шестакова.
Кибернетическая модель управления ИКТ 9 класс Семакин
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.
Урок 17
§2.5 Алгоритмы управления
Обобщение и систематизация основных понятий темы «Алгоритмизация и программирование»
Проверочная работа
Ключевые слова:
• управление
• алгоритм управления
• обратная связь
2.5.1. Управление
Управление — это процесс целенаправленного воздействия на объект; осуществляется для организации функционирования объекта по заданной программе.
 |
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.
2.5.2. Обратная связь
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 управляющий объект.
Обратная связь позволяет корректировать управляющие воздействия управляющего объекта на объект управления в зависимости от состояния объекта управления (рис. 2.7). Обратная связь предусмотрена в ряде бытовых приборов (например, утюг с терморегулятором, холодильник, кастрюля-скороварка), в живых организмах, в обществе.
Рис. 2.7. Кибернетическая модель управления
В настоящее время очень часто 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.
2.5.3. Системы с программным управлением. Робототехника
Системы, в которых роль управляющего объекта поручается компьютеру, называются автоматическими системами с программным управлением. Наиболее впечатляющими примерами таких систем являются роботы.
Робот — автоматическое устройство, действующее по заранее заложенной программе. Получая информацию о внешнем мире от датчиков (касания, расстояния, света, звука и др.), робот осуществляет производственные и иные операции, ранее выполнявшиеся человеком. При этом робот может получать команды от оператора или действовать автономно.
Сегодня в мире используются миллионы роботов. Они выполняют не только однообразные рутинные операции, которые не нравятся человеку, но и задачи, которые нам не под силу. Роботы управляют самолётами и поездами, помогают в строительстве космической станции, в сборке автомобилей и производстве микрочипов, охраняют здания, используются военными для разведки и разминирования, помогают спасателям искать людей под завалами. Нет такой области, в которой человек не попытался создать себе автоматического помощника.
Робототехника — наука, занимающаяся разработкой автоматизированных технических систем, опирающаяся на информатику, а также на такие дисциплины, как:
• механика (движение материальных тел и взаимодействие между ними);
• телемеханика (контроль и управление объектами на расстоянии);
• электроника (методы создания электронных приборов и устройств для приёма, передачи, обработки и хранения информации);
• радиотехника (методы генерации, усиления, преобразования, излучения и приёма радиосигналов, проектирование и изготовление радиоаппаратуры).
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
1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию?
2. Что такое управление? Приведите примеры управляющих систем и управляемых ими объектов.
3. Что такое алгоритм управления? Приведите примеры ситуаций, в которых имеют место линейные, разветвляющиеся и циклические алгоритмы управления.
4. Что изучает наука кибернетика?
5. Какая информация нужна для управления? Приведите пример.
6. Что такое обратная связь?
7. Опишите кибернетическую модель управления.
8. Найдите информацию и подготовьте сообщение на одну из следующих тем:
а) Прообразы современных роботов;
б) Откуда взяло начало слово «робот»;
в) Сферы применения робототехники.
Практическая часть урока «Обобщение и систематизация основных понятий темы «Алгоритмизация и программирование». Проверочная работа.»
Электронное приложение к уроку
 |  |  |
| Файлы | Материалы урока | Ресурсы ЭОР |
Cкачать материалы урока
Что такое система с программным управлением информатика 9 класс
Дополнение к главе 5
5.1. Автоматизированные и автоматические системы управления
Основные темы параграфа:
Что такое АСУ и что такое САУ
Компьютеры помогают решать задачи управления в самых разных масштабах: от управления станком или транспортным средством до управления производственным процессом на предприятии или даже целой отраслью экономики государства.
Конечно, поручать компьютеру полностью, без участия человека, руководить предприятием или отраслью экономики сложно, да и не безопасно. Для управления в таком масштабе создаются компьютерные системы, которые называются автоматизированными системами управления (АСУ). Такие системы работают вместе с человеком.
АСУ помогает руководителю получить необходимую информацию для принятия управляющего решения, а также может предложить наиболее оптимальные варианты таких решений. Однако окончательное решение принимает человек.
В АСУ используются самые современные средства информационных технологий: базы данных и экспертные системы, методы математического моделирования, машинная графика и пр.
С распространением персональных компьютеров технической основой АСУ стали компьютерные сети. В рамках одного предприятия это локальные компьютерные сети. Автоматизированные системы управления, работающие в масштабах отрасли, в государственных масштабах, используют глобальные компьютерные сети.
Другим вариантом применения компьютеров в управлении являются системы автоматического управления (САУ). Объектами управления в этом случае чаще всего выступают технические устройства (станок, ракета, химический реактор, ускоритель элементарных частиц).
В САУ все операции, связанные с процессами управления (сбор и обработка информации, формирование управляющих команд, воздействие на управляемый объект) происходят автоматически, без непосредственного участия человека.
Устройства автоматического управления стали создаваться задолго до появления первых ЭВМ. Как правило, они основаны на использовании каких-либо физических явлений. Например, автоматический регулятор уровня воды в баке основан на выталкивающем действии воды на поплавок регулятора; автоматические предохранители в электрических сетях основаны на тепловом действии электрического тока; система автоматического регулирования освещенности в помещении использует явление фотоэффекта. Существуют и более сложные примеры бескомпьютерного автоматического управления.
Преимущество компьютерных систем автоматического управления перед такими устройствами в их большей «интеллектуальности», в возможности осуществлять более сложное управление, чем простые автоматы.
ЦАП — АЦП преобразование
Рассмотрим ситуацию, в которой объектом управления является техническое устройство (лабораторная установка, бытовая техника, транспортное средство или промышленное оборудование), а управляющим объектом — система автоматического управления.
Компьютер работает с двоичной информацией, помещенной в его память. Управляющая команда, выработанная программой, в компьютере имеет форму двоичного кода. Чтобы она превратилась в физическое воздействие на управляемый объект, необходимо преобразование этого кода в электрический сигнал, который приведет в движение «рычаги» управления объектом. Такое преобразование из двоичного кода в электрический сигнал называют цифро-аналоговым преобразованием. Выполняющий такое преобразование прибор называется ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь).
Приборы, которые дают информацию о состоянии объекта управления, называются датчиками. Они могут показывать, например, температуру, давление, деформации, напряженности полей и пр. Эти данные необходимо передать компьютеру по линиям обратной связи. Если показания датчиков имеют аналоговую форму (электрический ток или потенциал), то они должны быть преобразованы в двоичную цифровую форму. Такое преобразование называется аналого-цифровым, а прибор, его выполняющий, — АЦП (аналого-цифровой преобразователь)*.
*О ЦАП- и АЦП-преобразованиях речь уже шла в учебнике 8 класса (§ 24).
Все сказанное отражается в схеме, приведенной на рис. 5.16. Такая система работает автоматически, без участия человека.
Управление в режиме реального времени
Системы автоматического управления работают в режиме реального времени. Легко понять, что всякая управляющая команда должна быть отдана вовремя. Любой процесс происходит с какой-то скоростью, в каких-то временных рамках.
Режим, при котором управляющая система работает синхронно с объектом управления, называется режимом реального времени.
При составлении программ управления в реальном времени программистам приходится решать вопрос не только о том, в каком порядке отдавать команды, но и в какие моменты времени это делать. Значит, система управления должна взаимодействовать с прибором, отмеряющим время: часами, таймером.
Напомним, что в составе персонального компьютера есть устройство, называемое генератором тактовой частоты. Работа всех узлов компьютера синхронизируется по тактовой частоте. Вот на эти «часы» и ориентируется программа управления в режиме реального времени.
Контроллеры и микропроцессоры в САУ
Не следует думать, что в системах автоматического управления всегда используется универсальный компьютер с полным комплектом всех устройств (клавиатура, дисплей и пр.). Конечно, бывает и такое, но очень часто для этих целей применяются специализированные устройства — контроллеры. В их состав обязательно входят процессор, память и необходимые средства связи с объектом управления. Если управляющая система все время должна работать по одной и той же программе, то эта программа хранится в постоянной памяти (ПЗУ).
В простейших случаях для автоматического управления используются микропроцессоры, встроенные в управляемое устройство. Например, очень часто микропроцессоры применяются в транспортных средствах: автомобилях, самолетах, поездах. Каждый микропроцессор выполняет свою отдельную функцию, управляет работой определенного узла. Например, в автомобилях используется микропроцессор, управляющий работой карбюратора — устройства, регулирующего подачу топлива в двигатель. Такое автоматическое управление снижает расход горючего, повышает КПД двигателя.
Современные самолеты «нашпигованы» многочисленной электроникой: от микропроцессоров, управляющих отдельными приборами, до бортовых компьютеров, прокладывающих маршрут полета, т. е. выполняющих функции штурмана.
Автоматизированные системы управления (АСУ) помогают человеку в сборе информации и принятии управляющих решений.
В системах автоматического управления (САУ) все операции, связанные с процессами управления, происходят автоматически, без непосредственного участия человека, по заранее составленной программе.
В САУ на линии прямой связи для преобразования двоичной информации в аналоговый сигнал используется прибор ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь); на линии обратной связи для преобразования аналогового сигнала в двоичный код используется прибор АЦП (аналого-цифровой преобразователь).
Управление в САУ происходит в режиме реального времени.
1. В чем различие между автоматизированными системами управления (АСУ) и системами автоматического управления (САУ)?
2. Какие аппаратные компоненты входят в систему управления техническим устройством с помощью компьютера?
3. Для чего нужны устройства ЦАП и АЦП?
4. Что такое управление в режиме реального времени?
5. Приведите примеры использования встроенных в оборудование микропроцессоров.
И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова, Информатика, 9 класс
Отослано читателями из интернет-сайтов
Основы информатики, подборка рефератов к урокам информатики, скачать рефераты, уроки информатики 9 класс онлайн, домашняя работа
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.