Анализ и синтез систем управления
Анализ систем управления
Системный подход — подход к исследованию объекта (проблемы, явления, процесса) как к системе, в которой выделены элементы, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на результаты его функционирования, а цели каждого из элементов определены исходя из общего предназначения объекта.
Системные задачи могут быть двух типов:
- задача анализа предполагает определение свойств системы по известной ее структуре,
- задача синтеза — определение структуры системы по ее свойствам.
Под анализом понимается процесс исследования системы управления, основанный на ее декомпозиции с последующим определением статических и динамических характеристик составляющих элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами системы и окружающей средой.
Цели анализа системы управления:
- детальное изучение системы управления для более эффективного использования и принятия решения по ее дальнейшему совершенствованию или замене;
- исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы управления с целью выбора наилучшего варианта.
К задачам анализа системы управления относятся:
- определение объекта анализа;
- структурирование системы;
- определение функциональных особенностей системы управления;
- исследование информационных характеристик системы;
- определение количественных и качественных показателей системы управления;
- оценка эффективности системы управления;
- обобщение и оформление результатов анализа.
Синтез систем управления
В отличие от анализа исследования заданной системы управления, под синтезом понимается процесс создания новой системы путем определения ее рациональных или оптимальных свойств и соответствующих показателей.
Цели синтеза системы управления: создание новой системы управления на основе новых достижений науки и техники; совершенствование существующей системы управления на основе выявленных недостатков, а также появлений новых задач и требований.
Задачи синтеза систем управления заключаются в определении структуры и параметров системы исходя из заданных требований к значениям показателей эффективности ее функционирования, а также способов обеспечения целей функционирования системы.
Синтез включает следующие компоненты:
- Синтез структуры управляемой системы, т.е. определение оптимального состава и взаимосвязей элементов системы, оптимальная разбивка множества управляемых объектов на отдельные подмножества, обладающие заданными характеристиками связей.
- Синтез структуры управляющей системы:
- выбор числа уровней и подсистем (иерархии системы);
- выбор принципов организации управления, т.е. установление между уровнями правильных взаимоотношений (это связано с согласованием целей подсистем разных уровней и оптимальным стимулированием их работы, распределением прав и ответственности, созданием контуров принятия решений);
- оптимальное распределение выполняемых функций между людьми и средствами вычислительной техники;
- выбор организационной иерархии.
- Синтез структуры системы передачи и обработки информации. В том числе:
- синтез структуры системы передачи и обработки информации;
- синтез структуры информационно-управляющего комплекса (в том числе размещение пунктов обслуживания).
Задачи синтеза:
- формирование 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.
Виды анализа и синтеза систем управления
Виды анализа и синтеза систем управления:
- структурный анализ и синтез систем управления;
- функциональный анализ и синтез систем управления;
- информационный анализ и синтез систем управления;
- параметрический анализ и синтез систем управления.
Сущностью структурного анализа является определение статических характеристик систем по известной ее структуре. Структурный анализ проводится с целью исследования статических характеристик системы, путей выделения в ней подсистем и элементов различного уровня и связей между ними. Объектами исследования структурного анализа являются различные варианты структур системы управления, которые формируются в процессе ее декомпозиции.
Сущностью структурного синтеза является разработка (создание, проектирование, совершенствование, реорганизация и организация системы), которая должна обладать желаемыми свойствами. Структурный синтез проводится с целью обоснования множества элементов структуры, отношений и связей, обеспечивающих в совокупности максимальное соответствие заданным требованиям. Объектами исследования структурного синтеза являются различные варианты разрабатываемых (совершенствуемых) структур системы управления.
Сущностью функционального анализа является определение динамических характеристик систем на основании принятых алгоритмов ее функционирования. Функциональный анализ проводится с целью определения динамических характеристик системы путем исследования процессов изменения ее состояний с течением времени на основе принятых алгоритмов (способов, методов, принципов, концепций) управления. Объектами исследования функционального анализа являются реализуемые системой методы и алгоритмы управления, включая общий алгоритм функционирования, содержащий все основные этапы (фазы, функции) управления, и частные методы и алгоритмы, направленные на выполнение отдельных этапов управления (формирование цели управления, сбор и обработка необходимой информации, принятие решений, планирование, организация, контроль, выполнение решений и др.).
Сущностью функционального синтеза является обоснование динамических характеристик системы управления, которые должны обладать желаемыми свойствами. Целью функционального синтеза является обоснование оптимальных или рациональных характеристик, процессов функционирования системы управления, т.е. процессов изменения ее состояний с течением времени в соответствии с поставленной целью.
Сущностью информационного анализа является определение объекта и форм представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для известной структуры и алгоритма функционирования системы управления. Информационный анализ проводится с целью исследования количественных и качественных характеристик информации, используемой в системе управления. Объектами исследования выступают информационные процессы, протекающие в системе управления.
В системах управления выделяют следующие информационные процессы: сбор, прием, восприятие информации (эти процессы отражают взаимодействие системы с внешней средой); передача информации между отдельными подсистемами системы; переработка, анализ, отбор информации, создание новой информации; использование информации; передача информации из системы во внешнюю среду.
Сущностью информационного синтеза является обоснование необходимого объема и форм представления информации, методов и средств ее передачи, обработки, хранения, ввода и вывода для разрабатываемой структуры и алгоритма функционирования системы управления. Информационный синтез дополняет задачи функционального анализа, что осуществляется с целью определения требуемых качественных и количественных характеристик информации, используемой в системе управления.
Сущностью параметрического анализа является определение необходимой и достаточной совокупности показателей, характеризующих все исследуемые свойства системы и формирование зависимостей, характеризующих суммарный эффект от применения системы или ее элементов. Цель параметрического анализа — оценка эффективности системы управления на основе определения количественных значений ее показателей. Объекты исследования параметрического анализа — это частные и обобщенные показатели системы, образующие иерархическую структуру.
Сущностью параметрического синтеза является обоснование необходимой и достаточной совокупности показателей, позволяющих оценивать желаемые свойства разрабатываемой системы и ее суммарный эффект. Цель параметрического синтеза — комплексное определение согласованных и сбалансированных по уровням исследования системы требуемых значений ее показателей, включая общие показатели эффективности управления, а также частные показатели структуры, процессов функционирования информации.
Статьи в журнале по теме Анализ и синтез систем управления
Посмотреть еще в категории: Логико-интуитивные методы исследований