Постановка задачі. Методи архітектурного та системотехнічного синтезу

Складність об’єктів управління невпинно зростає, що потре-бує для їх стійкого функціонування все більш складних систем. Тут доцільно навести висновок теореми У.Ешбі “Об’єднана система елементів має більш багатий вибір способів поведінки, ніж система, яка складається із сукупності ізольованих частин”. В техніці об’єктивно існує принцип необхідної та достатньої складності: складність системи управління повинна бути не меншою складності об’єкта або, точніше відповідати їй.

Складність проблеми синтезу складної системи управління полягає в тому, що вона може реалізуватись на різних технічних засобах, з різними зв’язками між ними, в різних структурах. В зв’зку з цим проблема синтезу оптимальної структури складної системи управління в умовах існуючих ресурсів та обмежень зростає настільки, що процедури досягнення поставленої мети не можуть бути формалізовані. Задача синтезу оптимальної струкутри є багатокритеріальною, тому поставлена мета може реалізуватись різними зв’язками між елементами. Основними задачами при синтезі структури системи є: визначення складу системи; класифікація допустимих варіантів та їх опис; аналіз відношень між можливими сполученнями елементів (підсистем) та визначення можливості застосування системи із змінюваною структурою.

Для складних систем управління технологічними комплек-сами при синтезі структури виділяють три складові:

- синтез структури об’єкта, виділення підсистем;

- синтез частини системи, в якій реалізуються алгоритми управління, а саме: вибір кількості рівнів, формування їєрархії системи; розподілення функцій між рівнями та елементами; розподілення функцій між операторами та ЕОМ;

- синтез структури системи передачі та обробки інформації.

В практиці створення складних систем управління можна виді-лити системотехнічний синтез – обгрунтований вибір цілей, функцій та структур за видами забезпечення та архітектурний – вибір функціо-нальних, логічних та фізичних принципів організації системи. Обидві задачі є слабкоформалізованими, а їх розв’язан-ня потребує творчого підходу.

Зростання кількості систем, які впроваджуються та працюють в промисловості, дає можливість використовувати типові рішення, до яких відносяться ті варіанти, які найкраще себе зарекомендували в процесі експлуатації. Вибір типових рішень часто здійснюють на якісному рівні з лінгвістичними змінними. Вихідними даними для цього є множина характеристик (особливостей) об’єкта F та вимог до системи управління D, перелік складових яких може змінюватись та доповнюватись в процесі розв’язання задач синтезу. Для прикладу наведемо перелік складових множин F та D.

F₁ – топологічні особливості (просторове розміщення обладнання);

F₂ – структурні характеристики (особливості зв’язків між агрегатами);

F₃ – функціональні вимоги (склад прикладних задач);

F₄ – інформаційні потоки (джерела інформації, її форми та повнота);

F₅ – алгоритмічні характеристики задач управління (розмір-ність, повнота формалізації, обчислювальна складність);

F₆ – динамічні характеристики об’єкта, в тому числі запізню-вання, стійкість, керованість, спостережність;

F₇ – режимні особливості (статичні чи динамічні режими, характеристики збурень);

F₈ – показники надійності технологічного обладнання, причини відмов та їх наслідки;

D₁ – топологічні властивості (просторове розміщення датчиків, споживачів інформації та засобів її переробки);

D₂ – структурні особливості (вимоги до структури програмно-технічних засобів);

D₃ – функціональні вимоги (характеристики класів задач та їх повнота);

D₄ – інформаційні характеристики (форми надання інфор-мації, вимоги до джерел інформації та засобів її зберігання);

D₅ – алгоритмічні вимоги (принципи, методи, схеми контроля та управління);

D₆ – організаційно-динамічні вимоги (час розв’язання прикладних задач, обслуговування черги заявок, пріоритетність задач);

D₇ – вимоги до точності розв’язків задач;

D₈ – показники надійності та техніко-економічної ефектив-ності.

Тоді множина системотехнічних характеристик системи знаходиться як системотехнічне відображення S

D´F®S, D= D_i, F= F_i (9.1)

Таким чином, визначаються: просторово-топологічна, функціональна, інформаційна та алгоритмічна структури систе-ми, її місце в загальній системі управління, інформаційна потужність, розподіл функціональних задач між технічними засобами і персоналом, між апаратними та програмними засобами, методи підвищення надійності.

Основні процедури системотехнічного синтеза можна сформулювати так: загальний критерій, наприклад мінімум сумарної довжини ліній зв’язку в системі, доповнюється обмеженнями:

min L=min ∑ L(i,j), (9.2)

i,j ÎI

ρ ≥ 2; S^T≤ S^Т_доп; L(i,j) ≤ L(i,j)_доп; ν ≥ ν_доп

R_q ≤ R_{q max}; q Î V,B,

де: ρ – кількість вузлів (станцій); S^T – вартість технічних засобів; L(i,j) – довжина лінії зв’язку між і-тим та j-тим елементами;

ν – структурна живучість; R_q – завантаження q-го елемента системи;

V – функціональні елементи; В – зв’язки між ними.

Поиск по сайту: