Кто — кого? - [75]
Эти три кирпича образуют уже известную нам разомкнутую систему управления, соответствующую многим современным автоматам; часам и киноаппарату, делительной машине и шаговой системе управления, большинству металлорежущих автоматов и автоматов, изготавливающих спички и перья, электролампочки и книги, макароны и консервы, ткань и обувь.
Автомат работает. Сигналы программы направляются в узел управления, а сигналы управления воздействуют на исполнительные органы, выполняющие рабочий процесс. Через механизмы и узлы, из кирпича в кирпич, от программы к исполнительным механизмам автомата течет поток информации, полностью определяющей все его действия. Само собой разумеется, что далеко не всегда бывает легко так «препарировать» сложный автомат или, как называют в теории автоматов эту операцию, «выполнить структурный анализ». Далеко не всегда так четко разделяются функции его отдельных устройств и механизмов и не так просто бывает перечислить, какие из них следует отнести к тому или иному из узлов блок-схемы.
Тем не менее знакомство с новым автоматом всегда следует начинать с попытки понять назначение его основных механизмов и устройств, понять, как они взаимодействуют.
Разобраться в этом важно еще и потому, что, как мы уже знаем, далеко не каждый автомат работает по простой разомкнутой схеме. Многие из них оснащены цепью обратной связи: устройствами, собирающими дополнительную информацию непосредственно в процессе работы автомата.
Вот знакомое нам кольцо: человек — станок — изделие — измерительный инструмент — человек. Оно включает цепь обратной связи. Эту связь, наряду с функциями управления, осуществляет человек. Как?
Программой обработки служит чертеж. С него рабочий считывает размеры изделия, а с помощью измерительного инструмента получает числовую информацию о результатах обработки. Затем он сравнивает фактические размеры с заданными и действует так, чтобы разность между ними была в пределах допусков, указанных на чертеже.
Станок — это машина, в которой полностью механизированы энергетические процессы и не полностью — информационные. Чтобы ее превратить в автомат, надо дополнительно механизировать измерение изделия и механизировать процесс сравнивания его фактических размеров с заданными. Короче говоря, необходимо полностью механизировать все участки кольца управления, включая участок, на котором происходят сбор и обработка информации непосредственно в процессе работы системы. И выходит, что, помимо исходной программы, которая теперь заменяет чертеж, появляется еще один источник информации — автоматически измеряемое изделие.
Использование того или иного источника дополнительной информации неизбежно связано с необходимостью механизировать ее передачу и переработку. А это усложняет логическую схему автомата.
Чтобы получить блок-схему замкнутой системы управления, наш предыдущий рисунок надо дополнить еще одним кирпичом, за которым скрываются механизмы и устройства, собирающие и обрабатывающие информацию в процессе работы автомата. «Скелет» автомата с обратной связью действует точно так, как это описывалось в главе «Кольцо управления».
Сигнал, управляющий движением исполнительных органов, вырабатывается в узле управления путем сравнения заданной программы с программой, реализуемой автоматом в процессе работы. На блок-схеме это отразится тем, что в кирпич, изображающий узел управления, теперь входят две стрелки, а выходит одна, несущая в узел исполнительных механизмов управляющие сигналы.
Автомат приобрел некоторые новые свойства. По разомкнутой схеме он действовал абсолютно прямолинейно, в точном соответствии с заданием, можно сказать — вслепую. Теперь, собирая в процессе работы дополнительную информацию и используя цепь обратной связи, он обладает некоторой «самостоятельностью». Заданная ему программа служит только руководством к действию, а работает он с оглядкой на результат, непрерывно внося поправки в свои действия.
Эти поправки невозможно заранее предвидеть; невозможно, например, рассчитать заранее все возможные отклонения траектории ракеты, которые носят случайный характер и могут быть вызваны десятком самых различных причин. Автомат определяет необходимые поправки «автоматически», он приобретает свойство самокорректирования. Именно в этом отношении он становится «самостоятельным».
…Гимнаст, собираясь разучить новое упражнение, заранее располагает программой этого упражнения. Но, конечно, такая программа составлена без учета особенностей каждого отдельного спортсмена. Поэтому в процессе освоения упражнения спортсмен не только овладевает заданной программой, но и несколько изменяет ее в соответствии со своими физическими данными, темпераментом. Эти изменения происходят в течение всего периода обучения, и постепенно рисунок упражнения становится все более и более совершенным.
Нельзя ли построить автомат так, чтобы он действовал подобно гимнасту? Чтобы он умел не только работать по заданной программе, но и мог совершенствовать эту программу применительно к своим особенностям, к особенностям материалов и заготовок обрабатываемых изделий. А главное, чтобы такая усовершенствованная программа обеспечивала существенное улучшение результатов работы.
