Лекция 6. (26.10.2012)

Тема 4. Организация процесса исследования систем управления.

1 вопрос. Структура процесса исследования систем управления.

Процесс исследования любых систем неразрывно связан с анализом и синтезом.

Анализ – это процесс, исследования систем управления, основанный на её декомпозиции с последующим определением статических и динамических характеристик, составляющих элементов, рассматриваемых взаимосвязях с другими элементами и окружающей средой.

Цель анализа – детальное изучение системы, для более эффективного пользования по назначению или принятия решения по её совершенствованию или замене.

Общая схема анализа любой системы

Анализируемая система Цель анализа и требования к системе

Свойства исследователь Результаты анализа П'=П'н U П'у

Показатели средства, модели, методы

Выражаются в количественных и качественных показателей…

Исследователь с использованием средств модели и методов анализа измеряет показатели П и с учётом заданных требований проводят их оценку. Выделяют показатели Пн – не удовлетворяют поставленным требованиям, и показатели Пу – удовлетворяют показателям с поставленными требованиями.

Структура процесса анализа

Определение объекта анализа

Структурный анализ определенение функциональных исследование

обязанностей информационных

характеристик

структурный анализ функциональный анализ информационный анализ

Определение показателей

Параметричей анализ

Оценка эффективности

Обобщение и оформление результатов анализа

Задачи анализа:

1. Определение объекта анализа

· определяется анализированная система управления

· формируются цели и задачи управления

· проводится первичная декомпозиция системы, с выделением управляющей подсистемы, объекта управления и окружающей среды

· определяются подсистемы и факторы окружающей среды

· устанавливаются виды и формы воздействия управляющей подсистемы, реакций объекта управления и воздействия окружающей среды

· определение основных требований предъявляемых к системе, формирование алгоритма функционирования данной системы

2. Структурирование –

· Состав системы управления

· Устанавливаются связи и отношения между её элементами

· Результат – различные варианты структур системы, которая позволяет определить характеристики, недостатки элементов и найти пути их устранения

3. Определение функциональных особенностей системы

· Определяется перечень частных задач и фукнций каждого элемента системы

· порядок и взаимодействие

· необходимые входные и выходные данные

4. Исследование информационных характеристик системы

· Поступающие и исходные объёмы информации

· способы передачи и доставки

· качество

· основные направления информационных потоков

5. Определение количественных и качественных показателей системы

· Частные показатели

· Общие показатели – внешние свойства системы и её отдельных элементов

6. Оценка эффективности

· Определение достигнутых результатов

Синтез.

В отличие от анализа, когда исследуется заданная система управления, в процессе

а необходимо создать новую систему путём определения её рациональных или оптимальных свойств и соответствующих показателей.

Цели синтеза системы управления

1. Создание новой системы управления, на основе новых достижений науки и техники

2. Совершенствование существующей системы управления на основе выявленных недостатков, появлении новых задач и требований.

Синтез – это многошаговый оперативный процесс, который включает в себя следующие задачи:

1. Формирование замысла и цели задания системы управления – замысел возникает на основании полученного задания, выделения недостатков существующей системы или появления потребностей или иного научного достижения

2. Формирование вариантов облика новой системы

· происходит на основе анализа

· цели создания системы

· изучения потребностей

· изучения состояния и перспектива аналогичная системе

· формирование каждого варианта облика прописывается математическими моделями

3. Оценка эффективности вариантов и принятия решения о выборе облика новой системы

· Проводится сравнительная оценка эффективности каждого варианта

· Происходит повторная процедура синтеза, которая обладает большей определённостью (с поправкой на первую задачу).

4. Разработка требований к системе управления

5. Разработка программ реализации требований к системе управления

6. Реализация разработанных требований к системе управления

· Моделирование подсистем и системы в целом – цель моделирования – это проверка разных аспектов, в позиционировании разных систем, её устойчивости и внешним факторам и оценка эффективности функционирования в различных средах

· Макетирование системы – задачи:

o отработка устройств, основанных на новых идеях

· Проектирование системы

o Включает средства и методы, необходимые для создания системы

· Конструирование системы

o Определяет пространственно – временное расположение элеметнов системы

· Изготовление системы

· Испытание системы

o Соотношение системы полученной и целевой функции

· Оценка путей модернизации – при создании системы

· Возвращение к анализу замысла создания системы и перспектив его развития в связи с созданием новой системы

2 вопрос. Принципы анализа и синтеза систем управления

1. Принцип физичности и его постулаты

Принцип: всякой системе не зависимо от её природы присущи законы (закономерности), возможно уникальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи её существования и функционирования.

· Постулат целостности – система должна рассматриваться, как единое целое, т.е. не как множество подсистем, а как целостный объект, допускающий различные варианты разделения на подсистемы.

· Постулат декомпозиции систем – анализ и синтез сложной системы управления, осуществляются путём разделения на подсистемы, располагаемые по уровням – это позволяет снизить уровень сложности исследуемой системы

2. Принцип моделируемости и его постулаты

Принцип: Сложная система может быть представлена конечным множество моделей. Каждая из них отражает определенную грань её сущности.

· Постулат действий – действие для изменения поведения системы, требуется прирост воздействия превосходящего пороговое значение. При этом изменения происходят скачкообразно путём качественного перехода. Порок – функция трёх переменных, таких как количество определённого вещества, энергии и информации. Происходят под воздействием внешней среды.

· Постулат неопределённости – существуют новые неопределённости, в пределах которой свойство системы могут быть описаны только вероятностными характеристиками.

· Постулат дополнительности – сложные системы, находясь в разных средах, в том числе и альтернативные, т.е. не совместимые не в одной из ситуаций по отдельности

· Постулат многообразия моделей – характеристики системы с помощью … моделей

3. Принцип целенаправленности и его постулаты

Принцип: функциональная тенденция, направленная на достижение системой некоторого состояния либо на усиление (сохранение) некоторого процесса.

· Постулат выбора – система обладает способностью выбора …, в зависимости от ситуации, поэтому не возможно однозначно предсказать её действия и предвидеть её состояние.