Назначение и общие принципы структурного анализа сложных систем

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, Q_0TH, 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).

Рис. 2.2 Виды структурных схем.

Поиск по сайту: