Download Biologische Kybernetik: Regelungsvorgänge in Organismen by Rainer Röhler PDF

By Rainer Röhler

Bereits im vorigen Jahrhundert erkannten einige Physiologen wie z. B. C 1 a u d e B e r n a d, r dass im Organismus zahlreiche Regelungssysteme wirken. Sie betreffen zum Teil Vorgange im autonomen process, die unbewusst ablaufen und auf die Stabilisierung zahlreicher physiologischer Parameter - des sog. i n n e r e n M i - I i e u -gerichtet s sind, als auch Vorgange, die bewusste Informationen der Sinnes organe zur zero p tim i er u n g der Verhaltensweise des Organismus ausnutzen. Seit No r b e r Wie t n e r zusammen mit einigen Mitarbeitern Ende des zweiten Welt krieges die kybernetische Betrachtungsweise einfuhrte, begnugt guy sich nicht mit der qualitativen Einsicht in den Wirkungszusammenhang der biologischen Regelungs systeme, sondern strebt eine quantitative Beschreibung an. Das wurde moglich, weil zu dieser Zeit die Regelungstechnik eine solide theoretische Grundlage mit wirksamen mathematischen Methoden erhalten hatte und guy daran denken konn te, diese Methoden auch auf die Beschreibung und die examine biologischer Syste me anzuwenden. Es liegt auf der Hand, dass der Ingenieur, der ein technisches Regelungssystem kon struiert, eine quantitative Beschreibung des platforms erarbeiten muss, denn er kann sich nur auf diese Weise davon uberzeugen, dass sein method in der vorgesehenen Weise funktionieren wird. Demgegenuber ist es weit weniger deutlich, dass dem Biologen eine quantitative

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Daher ist X(w) in der Regel eine komplexe Funktion. 20) berechnet. X(w) wird als Frequenzspektrum oder als Fourier- Transformierte von x(t) bezeichnet. Durch die Möglichkeit der Fourier-Darstellung ergibt sich folgender Weg zum Auffinden der Reaktion y(t): 1. 20) die Fourier-Transformierte X(w) berechnet. 2. Die FC F(w) gibt an, wie sich beim Durchgang durch das System die Amplituden und Phasen der harmonischen Funktionen eiwt ändern. Man berechnet also das Fre- 30 1. 21) 3. 19a) nicht wirklich ausgerechnet zu werden, sondern man kann sie in Tabellen [4] nachschlagen.

Diese Stufe ist also fiir Adaptationsvorgänge verantwortlich, indem sie die Sollwerte geeignet variiert und damit Folgeregelungen auslöst. Auf der dritten und höchsten Stufe der Hierarchie werden schließlich die Kriterien festgesetzt, nach denen die Sollwerte in der zweiten Stufe optimiert werden. Die FC eines Folgeregelkreises kann in ähnlicher Weise aus den Frequenzcharakteristiken der Komponenten berechnet werden, wie dies beim Festwertregelkreis geschehen ist. 6) I) Das Problem der Nachführbewegungen hat sogar eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Kybernetik als Wissenschaft gespielt.

H. es gilt: Die FC des Gesamtsystems ist gleich dem Produkt der Frequenzcharakteristiken der Teilsysteme 32 I. 20) gemacht werden. 19), daß sich der Integrationsbereich fiir w von - oo bis + oo erstreckt. u) auch ftir negative Werte der Kreistrequenz bzw. der Frequenz definiert werden muß, während normalerweise nur positive Frequenzen eine physikalische Bedeutung haben. Es handelt sich hier um eine die mathematische Behandlung vereinfachende Schreibweise, denn man kann die Funktionswerte F( -w) aus den Werten F(w) berechnen.

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