Исследование систем управления

в) оптимальное распределение выполняемых функций между людьми;

3. Синтез структуры системы передачи и обработки информации. Включает организацию информационных потоков и структуру информационно-управляющего комплекса (кто и что обеспечивает обмен информацией).

Синтез представляет собой многошаговый процесс, включающий последовательное решение следующих основных задач:

• форми

рование замысла и цели создания системы управления;

• формирование вариантов новой системы;

• приведение описаний вариантов системы во взаимное соответствие;

• оценка эффективности вариантов и принятия решения о выборе варианта новой системы;

• разработка требований к системе управления;

• разработка программ реализации требований к системе управления;

• реализация разработанных требований к системе управления.

Решение задач синтеза систем управления

Формирование замысла и цели создания системы управления

Замысел возникает на основании полученного задания, выделения недостатков существующей системы управления, появления практической потребности или новых научных достижений.

Формирование замысла начинается с исторического анализа проблемы, практических возможностей, научного достижения, потребности, анализа сходных систем, сложившейся ситуации, чужих мнений и всех сопутствующих факторов. Это – творческий этап, слабоструктурированный и слабоформализуемый.

Результатами решения задачи формирования замысла и цели создания системы должны быть:

- определение назначения системы управления;

- определение цели (целевой функции);

- определение задач системы;

- формулирование основной идеи создания системы;

- определение направлений разработки системы.

Формирование вариантов новой системы

Варианты системы формируются на основе анализа общей цели создания системы, изучения общественных потребностей, изучения аналогичных отечественных и зарубежных систем.

Рассмотрим порядок построения концептуальной модели варианта новой системы управления.

Можно выделить несколько этапов.

На первом этапе определяется уровень детализации концептуальной модели варианта системы.

Модель системы представляет собой совокупность подсистем (элементов). В эту совокупность входят все подсистемы (элементы), обеспечивающие сохранение целостности системы. Исключение же каких-либо элементов не должно приводить к потере основных свойств системы при выполнении предназначенных ей функций.

В свою очередь, каждая подсистема состоит из совокупности элементов, которые тоже могут быть расчленены на элементы, т.е. каждая система является в свою очередь подсистемой более сложной системы. Таким образом, проблема выбора уровня детализации может быть решена путем построения иерархической последовательности моделей.

Выбор уровня детализации зависит от целей моделирования и степени предварительного знания свойств элементов.

На втором этапе построения концептуальной модели осуществляется ее локализация (установление границ взаимодействия со сверхсистемой, например, национальной экономикой). Здесь необходимо учитывать, что внешняя среда способна оказывать гораздо большее воздействие на моделируемую систему по сравнению с тем, как способна воздействовать на внешнюю среду сама система.

На третьем этапе завершается построение структуры модели с указанием связей между составляющими ее элементами. Связи могут быть разделены на вещественные и информационные.

В системах управления информационные связи имеют первостепенное значение. Причем, прежде всего, следует выделить функционально необходимые внутренние связи, которые обусловливают целостность модели.

Каждый формируемый вариант системы включает различные виды описаний: структурное, функциональное, информационное и параметрическое.

Структурное описание включает описание структуры и видов обеспечения системы управления, назначения, состава и размещения ее элементов.

Функциональное описание включает решаемые системой задачи, порядок функционирования системы.

Информационное описание включает описание входной и выходной информации, потоков информации, способов представления и передачи.

Параметрическое описание включает перечень количественных показателей (параметров), характеризующих отдельные свойства системы, которые необходимо обеспечить в процессе ее создания.

На четвертом этапе определяются управляемые характеристики, т.е. в модель должны войти те параметры (показатели) системы, допускающие варьирование своих значений без ущерба для системы.

На пятом этапе описывается динамика системы. Полученную ранее модель необходимо дополнить описанием функционирования системы. Следует отметить, что в сложных системах зачастую протекает несколько процессов одновременно. Каждый процесс представляет собой определенную последовательность отдельных элементарных операций, часть которых может выполняться параллельно разными элементами (ресурсами) системы.

Приведение описаний вариантов системы во взаимное соответствие

Приведение описаний варианта системы во взаимное соответствие включает:

1) сопоставление описаний (структурного, функционального, информационного, параметрического);

2) устранение противоречий;

3) объединение названных описаний.

1) Сопоставление описаний. Сначала решается вопрос о совместимости информационного описания, которое нужно описать структурно (морфологически), т.е. какой отдел системы будет работать с тем или иным блоком информации. Все блоки структурного описания должны быть охвачены функциональным описанием, содержать способы и формулы для вычисления всех выходных и промежуточных параметров. Далее требуется выяснить, в какой мере информационное описание обеспечено функционально и структурно. Часть результатов, которые можно рассматривать как требования, окажутся нереализуемыми структурно либо потребуют разработки новых элементов (подсистем). На основании структурного и функционального описания вычисляются наиболее близкие из достижимых параметров, входящих в параметрическое описание. Здесь может быть два случая: 1) требуемые значения параметров недостижимы; 2) требуемые значения параметров достижимы по-отдельности, но несовместимы.

Устранение противоречий. Выдвижение идей для эффективной замены элементов структурного (морфологического) описания производится на основании функциональных свойств системы. Для этого необходимо выявить коренное противоречие, препятствующее достижению положительного результата. Функциональная недостаточность является исходным толчком для обнаружения коренного противоречия. Выявление сущности противоречия требует анализа морфологических и информационных свойств системы. Устранение противоречия путем компромисса редко бывает перспективным. Поэтому часто требуются новые идеи, т.е. включение в систему подсистем или элементов с принципиально новыми свойствами, радикальная перестройка структуры и связей, создание новых процессов и т.д. Этап является многошаговым и заканчивается новым описанием системы.

 Скачать реферат