Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Постановка задач проектирования





Рассмотрим общие вопросы постановки задач проектирования, полагая, что проектирование технического объекта осуществляется в среде САПР в соответствии со схемой типового маршрута, приведенной на рис. 1.1.

Техническое задание на проектирование обычно представляет собой вербальное (словесное) описание целей и задач проектирования данного объекта. Эти задачи, как отмечалось ранее, носят оптимизационный характер. Для осуществления проектирования конкретного технического объекта необходима его математическая модель и формализация понятия «оптимальный». В этом и заключается существо постановки задачи.

Результатом выполнения маршрута проектирования являются проектное решение и проектные документы, содержащие информацию о структуре и выходных параметрах технического объекта и о параметрах его элементов (внутренних параметрах объекта) при заданных внешних параметрах.

В общем случае задача проектирования имеет следующую математическую формулировку: определить структуру и внутренние параметры технического объекта, доставляющие экстремум некоторой скалярной функции при заданных ограничениях , где X — вектор оптимизируемых параметров.

Функцию называют целевой функциейили функцией качества. Она количественно выражает качество технического объекта. Эффективность и качество функционирования объекта характеризуются его выходными параметрами, поэтому они выступают в роли критериев оптимальности. Так как физические свойства объекта характеризуются множеством выходных параметров, то задача оказывается многокритериальной.

Процедура постановки задачи проектирования носит неформальный характер и включает следующие этапы: выбор критериев оптимальности, формирование целевой функции, выбор управляемых (оптимизируемых) параметров, назначение ограничений, нормирование управляемых и выходных параметров. Содержание этих этапов будет раскрыто позже при изучении методов оптимизации.

Многокритериальность задачи создает сложности формирования целевой функции и приводит к множеству возможных решений. Выделение некоторого подмножества решений задачи относится к проблеме выбора и принятия решения. Задачей принятия решенияназывают кортеж , где W — множество вариантов решений задачи; — принцип оптимальности, дающий представление о качестве вариантов, в простейшем случае правило предпочтения вариантов. Решением задачи называют множество , полученное на основе принципа оптимальности.

Задачи принятия решений классифицируют по наличию информации о множестве W и принципе оптимальности .

Если W и неизвестны, возникает общая задача принятия решения. Это наиболее сложная задача, так как данные для получения определяют в процессе ее решения. Задачу с известным 6 называют задачей выбора, а задачу с известными W и задачей оптимизации.

Построение W в общем случае является задачей выбора. Следовательно, общую задачу принятия решений можно свести к решению последовательных задач выбора. Информацию о физических свойствах вариантов W при этом доставляет ЭВМ, а выбор осуществляет лицо, принимающее решение(ЛПР), т.е. проектировщик.

Сложность задачи принятия решения обусловлена условиями неопределенности, характерными для начальных стадий проектирования технического объекта. Это приводит к необходимости многократного повторения процедур проектирования по мере раскрытия неопределенностей.

Раздел математической теории принятия решений в условиях неполной определенности называют теорией статистических решений.

 

1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРУКТУРЫ СИСТЕМ

 

 

Системой обычно называют регулярную или упорядоченную совокупность устройств, состоящую из взаимосвязанных частей, действующих как одно целое и предназначенную для достижения какой-либо цели. Это определение не является строгим и исчерпывающим. Известно большое число определений термина «система», обладающих той или иной степенью несовершенства. Обычно термин «система» связывают с такими понятиями как элемент, структура, связь.

Система управления представляет собой совокупность объекта управления и управляющей системы, действие которой направлено на поддержание пли улучшение работы объекта управления.

Под управляющей системой понимается комплекс средств сбора, обработки, передачи информации и формирования управляющих сигналов или команд.

Системы в целом и системы управления в частности можно классифицировать по разным признакам, например структуре, степени автоматизации, характеру функционирования, динамическим свойствам, степени сложности, порядку описывающих их дифференциальных уравнений и др.

По степени автоматизации системы управления подразделяют на автоматические и автоматизированные.

В автоматических системах управления получение, преобразование и передача информации, формирование управляющих команд и их использование для воздействия на управляемый процесс осуществляются без участия че­ловека, т. е. автоматически.

В автоматизированных системах управления перечисленные выше функции осуществляются частично автоматически, а частично с участием людей-операторов. Автоматизированные системы управления в зависимости от специфики использования также называют человеко-машинными, диалоговыми, директорными, супервизорными, интерактивными.

Одна из возможных классификаций систем по признакам сложности и характеру функционирования приведена на рис. 1.1.1 (а).

Если в детерминированных системах все элементы взаимодействуют точно предсказуемым образом, то в вероятностных (стохастических) системах точно предсказать поведение системы невозможно, да и определить его можно лишь с известной степенью вероятности.

 

Рис. 1.1.1 Классификация (а) и иерархическая структура (б) системы

Признак сложности систем является достаточно условным. Простыми считают системы, не имеющие разветвленной структуры, с небольшим количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Такие системы могут содержать от 10 до 103 элементов. В простых системах отсутствуют иерархические уровни. К сложным системам относят системы с развитой иерархической структурой и большим числом элементов и внут­ренних связей. Сложные системы могут содержать от 104 до 107 элементов. Во многих случаях к сложным относят либо системы, которые нельзя корректно описать математически или можно описать не менее чем на двух различных математических языках (например, языке дифференциальных уравнений и языке алгебры логики), либо системы, для исследования которых необходимо решать задачи с чрезвычайно большим объемом вычислений. Будем считать сложной ту систему, которая состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов, объединенных иерархической структурой.

Очень сложные системы часто называют большими системами. Известен ряд определений термина «большая система», характеризующийся той или иной степенью неопределенности. Наиболее распространено определение, сформулированное академиками Б. Н. Петровым и Г. С. Поспеловым.

Большим системам управления, состоящим из объекта управления и управляющих систем, связанных каналами передачи информации, присущи следующие пять признаков:

1. Система управления имеет иерархическую структуру и представляет
собой комплекс подсистем различных уровней или рангов (рис. 1.1.1 (б)). При
этом выпадение или отказ какой-либо подсистемы или части подсистем не
всегда приводит к отказу или распаду всей системы, а иногда только к
снижению эффективности ее функционирования.

2. Органы управления (управляющие системы) подсистем и всей системы организованы по иерархическому принципу, т. е. представляют собой коллективы, функционирующие во главе с руководителями разных рангов.

3. Главнейшие функции управления, планирования, оценки ситуации или складывающейся обстановки и принятие решений осуществляются непосредственно коллективами управляющих систем.

4. Организованные коллективы органов управления предопределяют у всей системы в целом, как и у любого социального организма, существование в той или иной степени свойств адаптации и самоорганизации.

5. В органах управления различных рангов использованы
вычислительные машины для преобразования и переработки потоков
информации и оптимизации принимаемых решений. Вычислительные машины
органов управления старших и младших уровней связаны специальными каналами связи.

Приведенные признаки адресованы к специально организованным для целей управления и принятия решений коллективам людей и справедливы как для автоматических, так и для автоматизированных систем управления.

К сложным и большим системам управления следует отнести прежде всего системы управления движущимися объектами, в том числе системы управления летательными аппаратами.

В зависимости от характера входного воздействия системы управления можно подразделить на системы стабилизации, в которых входное воздействие представляет собой постоянную величину (задание или настройку); системы программного управления, в которых входное воздействие является заданной функцией времени (изменяется по программе); следящие системы, в которых входное воздействие является произвольной функцией времени.

Входное воздействие должно воспроизводиться системой. Качество системы управления тем выше, чем с меньшей ошибкой выходная величина воспроизводит входное воздействие.

Возмущающее воздействие или помехи в системе управления могут быть приложены к любой точке системы, но чаще действуют на объект управления или иными словами, на выходные звенья системы. В следящих системах помехи могут действовать и на вход системы (чувствительный элемент).

Система автоматического управления (регулирования) должна парировать (противодействовать) возмущающие воздействия и сохранять с приемлемой точностью заданное значение входной (регулируемой) величины.

 

 

Рис. 1.1.2. Классификация структур систем управления

 

1) В централизованной структуре (рис. 1.1.2, б) вся информация об объекте управления поступает в единую систему управления, где производится ее обработка и формирование управляющих воздействий, изменяющих должным образом состояние объекта управления.

При использовании в качестве центрального звена системы управления ЭВМ или управляющей вычислительной машины такая система обеспечивает управление сложными объектами. К недостаткам централизованной структуры можно отнести сложность быстрой и эффективной обработки информации, запаздывание формирования управляющих воздействий, недостаточную надежность при отсутствии резервирования, неполадки системы управления могут привести к прекращению функционирования объекта.

2) В децентрализованной структуре (рис. 1.1.2, в) при неисправностях в подсистемах управления (ПСУ) нарушается управление лишь частью объекта, непосредственно связанного с конкретной ПСУ.

3) Смешанная структура (рис. 1.1.2, г) характеризуется частичной централизацией. Такая структура целесообразна в случае, когда объект управления не может быть разделен на независимые в управлении части, а система управления может быть разделена на подсистемы.

4) Многоуровневая структура (рис. 1.1.2 д) состоит из совокупности подсистем, между которыми устанавливаются отношения соподчинения. При этом подсистемы управления высшего уровня управляют соответствующими подсистемами низшего уровня. Использование иерархического принципа построения структуры системы управления не исключает возможности централизованного управления некоторыми частями объекта. Иерархическую структуру СУ строят так же, как совокупность центральной и периферийных систем управления. Последние управляют отдельными составляющими объекта, а центральная СУ осуществляет диспетчеризацию всех процессов управления объекта, а также непосредственное управление основными процессами.

Date: 2016-07-18; view: 2143; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию