Кибернетический подход к исследованию объектов

Наука, занимающаяся проблемами управления и связи, называется кибернетикой. Сферой применения кибернетических методов являются разнообразные аспекты человеческой деятельности: экономика и управ-ление производством, программированное обучение, создание управляю-щих ЭВМ, исследование механизмов протекания сложных процессов
и  т. д.

Причиной столь широкого применения кибернетических
методов является единство процессов управления. Следует отметить,
что понятие управления, которым оперирует кибернетика, отлича-
ется от общепринятого толкования этого слова как некоторой последовательности актов принуждения (например, регулирование уличного движения милиционером).

При кибернетическом исследовании систем термин управления понимается в смысле саморегулирования, поскольку отличительной особенностью естественных, в частности биологических, механизмов управления является поддержание значений ряда переменных в заданных пределах.

Одним из фундаментальных принципов, лежащих в основе управления, является принцип обратной связи. Связь между выходом некоторого элемента и входом этого же элемента называется обрат-
ной связью. Структурное выражение обратной связи показано на
рис. 1.2.

Рис. 1.3. Схема обратной связи

Обратные связибывают положительными и отрицательными. Обратная связь, увеличивающая влияние входного воздействия на выходную величину системы, называется положительной; уменьшающая это влияние  – отрицательной.

Отрицательная обратная связь способствует восстановлению
равновесия в системе, нарушаемого внешними воздействиями. Положительная же обратная связь развивает еще большее отклонение,
чем при отсутствии обратной связи. Система, содержащая обратную
связь, называется замкнутой системой. В замкнутых системах можно обеспечить достижение цели управления, даже при множестве возмущающих воздействий, не все из которых могут быть измерены,
и при непредсказуемости влияния возмущений на управляемую величину.

Одним из наиболее важных понятий кибернетики является понятие «черного ящика», определяющего механизм управления системой.

Для описания и моделирования кибернетических систем, а также
для управления ими требуется метод, который всесторонне учиты-
вает сложность этих систем.

Поведение «черного ящика» исследуется путем выявления логических и статистических связей между информацией, поступающей на вход   ящика, и воздействиями  на его выходе (рис. 1.4)

Рис. 1.4. Схема исследований объекта

Таким образом, «черным ящиком» будем называть систему, в которой для наблюдения доступны лишь входные и выходные величины,
а внутренняя структура остается неизвестной. Такие системы изучают путем экспериментов и наблюдений за входными и выходными величинами. В конечном счете накапливается информация, достаточная для предсказаний выходных величин по известному набору значений входных величин.