Главная Обратная связь

Дисциплины:






Сообщение и информация



Основные понятия При управлении производственным процессом всегда возникает сообщения о ходе производственного процесса, которые необходимо передавать от одного звена устройства управления к другому. Эти сообщения порождаются различными событиями, например: изменением состава подаваемого сырья, повышением температуры окружающей среды, изменением нагрузки на подстанциях электросети. В полученном сообщении может оказаться больше сведений, чем это необходимо оператору или ЭВМ для принятия решения. Некоторые из них были известны. А какая-то часть сообщения содержит новизну. Под сообщением понимается все то, что передается о ходе производственного процесса (или, более широко, событии). Под информацией понимается лишь та часть сообщения, которая имеет новизну и ранее не была известна данному получателю (оператору или машине). Примеры: 1) сведения о ходе плавки в мартеновской печи из лаборатории - информация; 2) письмо - сообщение, телеграмма - информация. В автоматических устройствах сообщения передаются из одного звена устройства к другому в ходе сигналов. Для передачи сигналов используются такие физические процессы, которые обладают свойством перемещения в пространстве. К ним относятся звуковые и э/м колебания, движения струй воздуха и т.д. это так называемые переносчики информации. Переносчик должен обладать свойством изменять свою форму или параметры под воздействием сообщения. Сам по себе переносчик не является сигналом. Сигнал - это переносчик с нанесенным на нем сообщением или информацией. Сигналы должны образовываться по определенному закону. Сигнал подается в линию и поступают к получателю (абоненту), где он снова преобразуется в сообщение или информацию. Такова общая схема передачи сообщений применительно к теории связи. Различают идеальный (а) и реальный (б) случай передачи телемеханической информации. Из-за помех необходимо передавать избыточную информацию (например, повторяем сообщение несколько раз) чтобы информация была достоверной Информация Циркуляция потоков информации лежит в основе управления процессами. Для того чтобы с наибольшей эффективностью передать сообщение, нужно, во-первых, наилучшим образом использовать возможности сигнала и, во-вторых, обеспечить максимальную пропускную способность канала связи, т.е. передать наибольшее количество информации без исключений в единицу времени. Посмотрим, как связана информация с процессом управления. В основе управления лежит выбор. Если процесс происходит по заранее заданному закону, который нельзя менять, то и управлять нечем. Например, если поезд от одной станции к другой идет к заданной скоростью по прямому пути без всяких ответвлений, то никаких команд (сигналов) ему посылать не надо. Если на его пути есть стрелка, переключив которую можно направить поезд на один путь или на другой т.е. выбирать направление, это означит есть и управление. Сигнал может быть простым или сложным. Элементарный сигнал может принимать два или несколько значений, например, импульс постоянного тока различной полярности или амплитуды, или импульс с частотой заполненияf1 или f2 или f3 и т.д. 1) Для выбора одного из двух путей нужен один элементарный сигнал, который обеспечит передачу одного из двух сообщений: для переключения стрелки а на путь 1 нужно послать частоту f1, а для переключения этой же стрелки на пить 2 нужно послать f2. 2) Для выбора одного из четырех путей нужны два элементарных сигнала, каждый из которых может принимать те же значения f1 и f2. переключение любой из стрелок осуществляется налево частотой f1, направо частотойf2. Этими двумя элементами можно передать четыре сообщения (т.е. выбрать одно из четырех положений, или поочередно каждое из них). Для пути 3 f2, f. 3) Для выбора одного из восьми путей три элементарных сигнала .Для выбора местного пути f2, f, f2, для третьего пути f1, f2, f. Таким образом, тремя элементами можно передать уже восемь сигналов. Из примеров следует, что число направлений (вариантов, состояний системы, сообщений) растет быстрее числа элементарных сигналов, которыми эти направления выбираются. Так для передачи двух сообщений (сигналов) нужен один элемент сигнал; для четырех сообщений нужно два элемента сигнала; для восьми сообщений нужно три элемента сигнала. В общем случае, если n - число элементарных сигналов, а N - число сообщений (сигналов), то N = 2 (1.1) Если необходимо определить, каким количеством элементов следует передавать заданное число сообщений, то логарифмируя (1-1) получим: n = log2M, (1.2), где М - число возможных состояний системы. Если необходимо сделать выбор из двух возможных вариантов, например, направить поезд на первый или второй путь, поехать направо или налево и т.п., то это значит, что перед нами имеется какая-то неопределенность. Когда выбор сделан, то эта неопределенность снимается, и мы получаем информацию. Информация увеличивается, если неопределенность больше, т.е. если перед нами стоит, например, задача осуществить выбор несколько раз, например трехкратный выбор направления поезда на один из восьми путей. Если из этого трехкратного выбора осуществлен только один выбор, то получим недостаточное количество информации о сообщении объекта, т.е. у нас о нем не будет полной определенности. Таким образом, количество информации о каком либо событии следует оценивать степенью определенности наших знаний об этом событии (объекте). За единицу количества информации принимают такое ее количество, которое получается при выборе из двух равновероятных возможностей или содержится в ответе «да» или «нет» на простой вопрос и т.п. Поэтому в управлении (1-2) основание логарифма выбрано равным двум. В качестве устройств, запасающих (запоминающих) информацию, применяются реле, триггеры, магнитные элементы с прямоугольной петлей гистерезиса и другие устройства, обладающие двумя устойчивыми состояниями. Одно реле, один триггер или другое подобное устройство способно запомнить одну единицу количества информации. Такая единица называется двоичной единицей или битом (от английского bit - binary digit-двоичная цифра). Для направления поезда на одно из двух равновероятных направлений была передана информация в 1 бит. Двоичная единица удобна и тем, что соответствует двоичной системе счисления, используемой в вычислительной технике. Восемь бит образуют один байт. Устройство, позволяющее записать количество информации, равное единице, или одному биту, называется двоичной ячейкой. Если система для запоминания информации обладает например, 32 состояниями, то ее информационная емкость равна c = log232 = 5 двоичным единицам, т.е. равна по емкости пяти двоичным ячейкам. Проще выполнить пять двоичных ячеек, каждая из которых обладает двумя состояниями, чем одну с 32 состояниями. Переносчики информации В телемеханике в качестве переносчиков информации используются электромагнитные колебания в виде переменного тока или импульсов: а) переменный ток; Аналитическое выражение переменного синусоидального тока I = Iмакс sin(ωt+ψ) - где I - мгновенное значение тока, Iмакс - максимальное значение или амплитуда, ω = 2·π·f - угловая частота, f - частота, ψ - фазовый угол или начальная фаза. Переменный ток характеризуется амплитудой, частотой и фазой. Изменение этих параметров переменного тока при положении на него информации осуществляется при помощи модуляции. б) импульс, спектр, полоса частот. Импульсы постоянного тока или напряжения называется видеоимпульсами (1), радиоимпульсами (2) называется импульсами переменного тока, которые образуются при заполнении импульсов постоянного тока ВЧ - колебаниями. Длительность τ - отсчитывается на уровне 0.5 А, т. е. половине амплитуды. Различают период следования импульсов Т и скважности I: I = T/τ.
 

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...