1-Mavzu. Model va modellashtirish tushunchasi

1-Mavzu. MODEL VA MODELLASHTIRISH TUSHUNCHASI

Reja:

1.Kibernetika fani, model va modellashtirish haqida tushuncha.
2. Matematik modelllashtirish va kompyuterda modellashtirish tushunchasi.
3. EHMda masalalarni yechishning asosiy bosqichlari.
4. Matematik modellashtirish asoslari.

Tayanch iboralar: kibernetika, tizim, boshqarish ob’ektlari, sub’ekti, optimal boshqarish, teskari aloqa, model, modellashtirish, model turlari.

1. Hodisa va jarayonlarni o‘rganish, unga oid masalalarni hal qilish, ularni axborot texnologiyalari asosida modellashtirish va boshqarish orqali amalga oshiriladi. Shu ma’noda boshqarish, optimal boshqarish tushunchalarini, boshqarishga imkon beradigan aloqa tushunchasini hamda fizik, biologik, iqtisodiy masalalarni modellashtirish, xususan, ma’lumotlarni modellashtirish va kompyuterli modellashtirish haqida tegishli bilimga ega bo‘lish zamon talabi hisoblanadi.
Jamiyat taraqqiy etgan sari boshqariladigan ob’ektlar soni ko‘payib, boshqarish muammolari murakkablashib boradi. Murakkab mashina va dastgoxlar, korxona va muassasalar, hatto odamning o‘zi ham, jamiyat ham boshqarish ob’ekti hisoblanadi.
Bunday ob’ektlarni kibernetikada murakkab dinamik(harakatdagi) tizimlar deb ataladi.
Ana shunday tizimlarni boshqarishga oid umumiy qonunlarni o‘rganish, odam qo‘liga boshqarish sirlari kalitini topib berish hozirgi kunda eng dolzarb masalalardan biriga aylandi. Natijada boshqarish fani, ya’ni kibernetika paydo bo‘ldi.
«Kibernetika» yunoncha so‘z bo‘lib, o‘zbek tilida «darg‘a», ya’ni «kema boshqaruvchi» degan ma’noni anglatadi.
Boshqarish haqidagi fanning endilikda «kibernetika» deb atalishi ham ana shundan.
Kibernetikaning asosiy tushunchalaridan biri axborotdir. Boshqarish uchun axborot yig‘ish, uni aloqa kanallarida bir joydan ikkinchi joyga yetkazib berish, qayta ishlash kerak. Kibernetika jonli tabiat, jamiyat va ishlab chiqarishda hosil bo‘ladigan jarayonlarni o‘rganib, ularni ishlab chiqilgan maqsad va vazifalariga mos holda boshqarishni ta’minlaydi.
Kibernetikaning o‘ziga xos xususiyatlaridan biri uning turli muhit, sharoit va odam faoliyatining turli sohalarida bo‘ladigan jarayonlarni boshqarish asosida yotuvchi qonuniyatlarning umumiyligiga asoslanganligidadir. Kibernetika nuqtai nazaridan barcha jarayonlar boshqarish ob’ektlaridan iborat murakkab dinamik tizimlarda ro‘y beradi. Ularda ro‘y berayotgan jarayonlar qanchalik murakkab bo‘lmasin, ularni bilish mumkin hamda ular aniq matematik va mantiqiy qonuniyatlarga bo‘ysunadi. Boshqariladigan dinamik tizimlarda ro‘y beradigan jarayonlar va ular bo‘ysinadigan qonuniyatlarni bilish boshqarishning texnik vositalarini, boshqarish sub’ektlarini, boshqaruvchi tizimlarni yaratish imkonini beradi.
Boshqarish sub’ektlari-boshqaruvchi tizimlar va boshqarish ob’ektlari-turli tabiatli murakkab dinamik tizimlar birgalikda boshkarish tizimini tashkil etadi. Bunday boshkarish tizimlariga ko‘plab misollar keltirish mumkin.
Jonli tabiatda-qon aylanishi, ovqat hazm bo‘lishi, jamiyatda rejalashtirish, ta’minot, mablag‘ ajratish tizimlari, sanoatda-alohida ishlab chiqarish jarayonlari, korxona, ishlab chiqarish tarmog‘ini boshqarish tizimlari va hokazo.
Shunday qilib, kibernetika fani murakkab boshqarish tizimlari bilan shug‘ullanadi va bunday tizimlar kibernetik tizimlar deb ataladi.
Tizimni tashkil etuvchi elementlarga nisbatan amalga oshirilgan maqsadga yo‘naltirilgan ta’sir tizimni boshqarish deb ataladi.
Kibernetik tizimlarni quyidagi uchta sinfga ajratish mumkin:
1.Tabiiy tizim-boshqarish qurilmasi tabiat tomonidan yaratiladi (masalan, DNK moddasi, odam miyasi).
2. Avtomatlashtirilgan tizim –boshqarish vazifalarining bir qismi avtomatga berilgan bo‘lib, xulosani inson chiqaradi.
3. Avtomatik tizim - barcha boshqarish jarayonlari avtomatga berilgan.
Boshqarish tizimlarining barchasida quyidagi vazifalar amalga oshiriladi:

• 
  Boshqariladigan ob’ekt yoki undagi qismlarning holati haqida dastlabki axborot (ma’lumotlar) yig‘iladi.
  
• 
  Keyinchalik foydalanish yoki aniq bir muddatga saqlab qo‘yish uchun bu axborot tizimlashtiriladi.
  
• 
  Bir joydan ikkinchi joyga uzatish uchun axborotni qayta ishlash (kodlash, shifrlash, yozish va hokazo) amalga oshiriladi.
  
• 
  Kodlangan axborot mo‘ljallangan joyga jo‘natiladi va shifri ochiladi.
  
• 
  Boshqaruv buyruqlari ishlab chiqiladi.
  

Texnologik jarayonlar faqat odam tomonidan boshqarilganda harakatda kechikish, xom ashyoni ortiqcha sarflash hollari ro‘y berishi mumkin. Hozirgi zamon ishlab chiqarish jarayonining qoniqarli yoki qoniqarsiz ekanligini o‘z vaqtida baholashga, shuningdek, zarur aniqlikda kerakli parametrlar-temperatura, bosim va boshqalarni o‘lchashga ulgurmay qolishi tabiiy holat deb qaraladi.
Bu vaziyatdan chiqish uchun boshqarish jarayonini avtomatlashtirish zarur, boshqarishning avtomatlashtirilishi esa masalani optimal hal etishga olib keladi. Boshqarishni texnik qurilmaga berish bilan masala hal bo‘lib qolmaydi. Chunki, birorta ham texnik qurilma mantiqiy masalalarni o‘z-o‘zidan hal qilavermaydi. Unga bajariladigan harakatlarni aniq ko‘rsatuvchi dastur kiritish talab etiladi. Buning uchun jarayonni boshqarish bilan bog‘liq miqdoriy nazariya zarur. Aniq boshqarish jarayonini o‘rganishdan tashqari har qanday holatda ham bir xil printsipga asoslanadigan umumiy boshqarish nazariyasi zarur bo‘ladi.
Bunday nazariyani yaratish zaruriyati 50-yillarda paydo bo‘ldi. Buning sababi elektron hisoblash mashinalarining keskin rivojlanishi va ularni ishlab chiqarish, transport, tibbiet, iqtisodiyot va boshqa sohalarda boshqarish maqsadidi joriy etilganligidadir.
Agar tizimni bir holatdan boshqa-yangi holatga o‘tkazish, ya’ni boshqarish mobaynida eng kam vaqt va mehnat yoki eng kam miqdordagi energiya sarflansa, bu jarayonga optimal boshqarish deyiladi.
Boshqarish ob’ektlari sifatida tirik organizm, tirik o‘simlik (hatto bir hujayrali tirik organizm), kishilar jamoasi, tsex, dastgoh, zavodlar, ishlab chiqarish tashkilotlari, guruhlari va boshqalar olinishi mumkin.
Odam teskari aloqa printsiplarini juda qadimda, hatto uning mexanizmi va ahamiyatini anglab yetmay turib, qo‘llay boshlagan. Teskari aloqaning asosiy xulosalarini termostat misolida ko‘rib o‘tamiz.
Tok ulanishi bilan isitkich qurilma kameraga issiqlik beradi va undagi harorat ko‘tariladi. Datchik-termometr faqat harorat haqidagi axborotni qabul qilibgina qolmay, tokni uzatgich sifatida ham xizmat qiladi. Kameradagi harorat ma’lum bir kattalikka yetgunga qadar elektr isitgich ishlab turadi va kamerani isitadi. Harorat oldindan belgilab qo‘yilgan kattalikka yetganidan so‘ng tok uziladi. Inertsiya bo‘yicha kamerani isitish birmuncha vakt davom etadi, so‘ngra harorat pasayadi, kontaktlar yangidan tutashadi-isitgich manbaga ulanadi va hokazo. Mana shu hodisa teskari aloqani ifodalaydi. Teskari aloqali tizimlar juda keng ko‘lamda qo‘llaniladi. Teskari aloqa printsipi faqat haroratni emas, balki boshqa miqdorlarni-harakatdagi poezd yoki samolyot tezligini, turbinaning aylanishini va shu kabilarni bir me’yorda ushlab turishni ta’minlaydi.
Yana termostatga qaytamiz. Isitgich kameraga issiqlik beradi. Kamera o‘z navbatida isitgichdan issiqlik oladi va uning axborot manbai bo‘lib xizmat qiladi. Teskari aloqa ma’lum vaqtgacha termostatda haroratning oshishiga imkon beradi. Belgilangan chegaradan oshib ketsa, teskari aloqa haroratni pasaytiradi va berilgan kattalikka tushiradi. Bunday holda tizim o‘zgarmay ishlayapti deyiladi. Bu turdagi teskari aloqa manfiy teskari aloqa deyiladi.
Ikki tur teskari aloqaning biri hisoblanadigan bunday teskari aloqa biologik ob’ektlarda ham ko‘p uchraydi. Arterial tizimdagi qon bosimi, qondagi qand darajasi qonni kislorod bilan boyitib turish parametrlari manfiy teskari aloqa yordamida bajariladi.
Teskari aloqa kuchaytirish tizimining tarkibiy qismi bo‘lishi ham mumkin. Masalan, biror asbobning chiqish joyiga uning kirish joyi ta’sir qilishi mumkin. Bunda kirish kattaligi qanchalik ko‘p bo‘lsa, chiqish kattaligi shunchalik ko‘p, shuningdek, chiqish qancha ko‘p bo‘lsa, kirish shuncha ortadi, ya’ni jarayon jadallashadi, o‘sadi. Bu turdagi teskari aloqa musbat teskari aloqa deb yuritiladi. Bunday tizim o‘zgargan holatda emas, balki qarama- qarshilikda ishlaydi.