При проведении анализа системы целесообразно оценить количественно качество структуры системы и её элементов с позиций общесистемного подхода. Рассмотрим основные структурно – топологические характеристики. Сначала выделим основные виды структур с точки зрения топологии внутренних связей.
Виды топологических структур рассмотрим на примере пяти элементов.
Рис. Виды топологических структур: а) последовательная структура б) кольцевая структура; в) радиальная структура; г) древовидная структура; д) структура типа полный граф; е) несвязная структура
Рассмотрим основные структурно-топологические характеристики.
Связность структуры.Данная характеристика позволяет выделить наличие обрывов, висячие вершины и т. д.
Структурная избыточность.Это структурный параметр, отражающий превышение общего числа связей над необходимым минимальным числом связей.
Данная структурная характеристика используется для косвенной оценки экономичности и надежности исследуемой системы. Среднеквадратичное отклонениеучитывает неравномерность распределения связей или их несимметричность. Характеризует недоиспользованные возможности заданной структуры. Структурная компактность.Сумма всех минимальных путей (цепей) между всеми элементами. Отражает общую структурную близость элементов в анализируемой структуре. Оценивает инерционность процессов в системе. Возрастание (как и среднеквадратичного отклонения) характеризует снижение общей надёжности.
Степень централизации структуры.1) Для несвязных структур структурная избыточность R<О, для структур без избыточности (последовательная, радиальная, древовидная) R = 0; для структур с избыточностью по связям (кольцевая, полный граф) R> 0. 2) Структуры (последовательная, радиальная, древовидная) с R = 0 различаются по показателю е2, наибольшую неравномерность связей имеет радиальная структура.
3. Наибольшую близость элементов (показатель (?отн) имеет структура типа полный граф, наименьшую — последовательная. 4. Радиальная и древовидная структуры, имеющие одинаковые или близкие значения R, Q0TH, d, значительно отличаются по показателям е2 и у, что соответствует физическому смыслу, ибо отход от полной централизации в структуре ведет к большей равномерности распределения связей по элементам.
Общая задача структурного анализа состоит в том, чтобы, исходя из заданного описания элементов и непосредственных связей между ними, получить заключение о структурных свойствах системы и ее основных подсистем.
Одной из главных задач структурного анализа АСУ является построение наглядной формальной модели, отображающей процесс взаимодействия между элементами или подсистемами, составляющими систему, а также их взаимодействие с внешней средой.
Структурная схема —совокупность частей, на которые система разделяется по тем или иным признакам, и связей, изображающих каналы, по которым передаются воздействия от одной части к другой.
Основные элементы структурных схем. Основными элементами (графическими образами) структурных схем являются: звенья, узловые точки, линии связи.
Звенья на структурных схемах изображаются прямоугольниками. Входами и выходами звеньев являются переменные системы и внешние (управляющие и возмущающие) воздействия. Внутри прямоугольников записываются передаточные функции звеньев.Узловые точки на схемах делятся на два вида. Одни из них, к которым по линиям связи подходят сигналы, называются сумматорами. Другие точки, в которых происходит разветвление сигналов, называются узлами.Линии связи —- линии передачи сигналов, начинающиеся в узле и заканчивающиеся на сумматоре. Они могут иметь свободными начало и конец. Направление передачи сигналов по линиям связи указывается стрелками.
В теории управления структурные схемы разделяются на алгоритмические, функциональные и конструктивные.
Конструктивную схему изображают в виде отдельных блоков конструктивно обособленных частей системы и связей междуними (например, реактор, парогенератор, турбина, генератор).