Кибернетика и автоматизация транспортных процессов. Учебное пособие

Вадим Николаевич Шмаль

Абрамов Д. В., Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский политехнический университет»Корпуков А. В., Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова»Шмаль В. Н., Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский университет транспорта»

Моделирование процесса

Итан Чжан разработал ряд подходов к созданию самомодифицирующихся систем. Среди прочего, Чжан описал проблему разработки и применения надежных средств управления.

Вот пример самомодифицирующейся системы управления. Один из способов подумать о такой системе — это то, что она похожа на контроллер с обратной связью, где существует некоторое влияние системы на контроллер, а контроллер в некоторой степени является входом или выходом системы.

Моделирование процесса — это процесс преобразования данных из физической среды в графическое представление и предоставление пользователю возможности взаимодействовать с этой средой. Сложные технологические системы требуют эффективного и мощного моделирования. Сюда входят методы адаптивного моделирования и оценки, прогнозная аналитика и анализ сквозного поведения системы, такого как общая стоимость жизненного цикла, экономические последствия и возможность сбоя. Цифровое управление процессами включает множество подсекторов. Они различаются по конкретным задачам предметной области. Несмотря на то, что обеспечивается контроль над работой машин, цифровое управление процессами дает возможность получать глубокие сведения о поведении машин и информационном потоке между ними. Моделирование процесса позволяет операторам удаленно контролировать, устранять неполадки и автоматизировать действия процесса. Он сочетает в себе моделирование, симуляцию и управление для оптимизации и управления общей производительностью процесса, оборудования или производственной линии.

Управление устройствами вывода автоматизированной системы часто требует определенных знаний о системе; эти знания можно смоделировать на компьютере, и эти инструменты моделирования можно использовать для удаленного моделирования производительности оборудования, автоматизации системы и качества производимых деталей. Эти симуляторы также являются обычным способом доступа к внутренней информации о системе.

Кибернетика изучает системы контроля как концепцию, пытаясь открыть основные принципы, лежащие в основе таких вещей, как поведение, мотивация, обучение и стремление к цели.

Хотя это самый широкий смысл кибернетики, точный объем кибернетики в этом более широком смысле не совсем ясен, поскольку кибернетика в более узком прикладном смысле часто ограничивается «высшими» проблемами управления системами коммуникации. В приложениях кибернетики по отношению к человеческой системе это понимание кибернетики обычно отличается. Кибернетика — это взгляд на сложность. То есть кибернетика изучает, как вещи соединяются и взаимодействия, которые происходят между ними. Кибернетика получила широкое внимание благодаря исследованиям в области информатики, теории систем и теории информации. Большая часть этих исследований, особенно в таких областях, как робототехника, включает идеи кибернетики и рассматривает человеческие системы, лежащие в их основе.

Кибернетика — это изучение того, как сложные системы обратной связи, петли обратной связи и другие динамические процессы взаимодействуют, создавая сложную организацию. Она охватывает теорию управления и социальные и экономические системы. В своей простейшей форме кибернетика изучает системы обратной связи, которые обычно «мотивированы одной или несколькими целями, которые могут быть известными или неизвестными». Ее часто изучают вместе с другими областями, такими как механика, электроника, машиностроение, производство и другими, такими как экономика.

Теория управления и контуры обратной связи в той или иной форме можно найти в большинстве современных технологий. Например, в системной инженерии теория управления используется для проектирования и реализации автоматизированных систем управления, а в исследованиях операций теория управления используется в задачах линейного программирования. В информатике и системной инженерии контуры обратной связи также используются для проектирования и реализации сетей электронной связи. Многие современные формы вычислений имеют как реализацию, основанную на теории управления, так и основанную на модели или абстракцию, основанную на кибернетике.

В теории архитектуры кибернетика имеет долгую и иногда противоречивую историю. В философию кибернетики встроена концепция, согласно которой целью научного изучения явлений жизни является достижение интеллектуального контроля над ними. Другими словами, кибернетика стремилась достичь абсолютного контроля над предметом. Поскольку кибернетика занимается механикой сложной системы, она оказывает сильное влияние на физические аспекты строительства зданий. Примером этого является строительство Олимпийской деревни для летних Олимпийских игр 1996 года, которое было признано Американским обществом инженеров-строителей самой передовой технологией в архитектуре, поскольку для управления зданиями использовались встроенные компьютерные системы, управляемые данными. Компьютерные системы обеспечивали эффективное удаление отходов, чтобы сэкономить деньги на санитарии. Основные здания были оптимизированы для эффективного энергопотребления и спроектированы таким образом, чтобы можно было легко заменить простые силовые кабели. Это привело к меньшему повреждению зданий в случае пожара. В зданиях были встроены многие устройства и компьютерным управлением. Во многих смыслах Олимпийская деревня является символом утопического кибернетического архитектурного движения.