Учебное пособие ТОАУ ч.1 (1021726), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Методы системного анализа можно разбить на группы:

1. эвристическое программирование;

2. семиотические методы;

3. методы аналогий;

4. аналитические методы;

5. имитационное моделирование.

Эвристическое программирование. Существующие методы математического анализа, которые оправдали себя в сравнительно простых случаях, обычно оказываются неэффективными при исследовании работы сложных систем. В связи с этим широкое распространение получили методы эвристического программирования.

Эвристические методы разрабатываются на принципах обобщения человеческого опыта и целесообразности применения соответствующих приемов в определенных ситуациях.

В качестве примера можно привести методы экспертных оценок.

Недостатком эвристических методов является отсутствие формальных правил поиска эвристик. Поиск эвристических приемов чаще всего искусство, процесс субъективный, и не всегда приводит к положительным результатам.

Семиотические методы. Эти методы основаны на возможностях

выразительных средств естественного языка, которые позволяют весьма эффективно и при определенных соглашениях однозначно описывать широкий класс объектов, процессов , явлений.

Одним из методов реализующих семиотический подход, является ситуационное управления. В основе этого метода лежат следующие принципы:

1. модель объекта управления и описание протекающих в нем процессов, а также модель описания ситуаций являются семиотическими и строятся на основе текстов на естественном языке;

2. Формирование модели объекта и протекающих в нем процессов происходит либо путем ее создания специалистом до ввода в ЭВМ, либо на основе анализа поведения объекта в различных ситуациях, проводимого самой ЭВМ.

Общая модель включает:

• нулевой уровень, где хранится множество базовых понятий;

• первый уровень, содержащий мгновенные фотографии реальных ситуаций;

• второй уровень, где отражаются закономерные связи между предметами внешнего мира в терминах мелких единиц;

• последующие уровни основаны на постепенном обобщении в более крупные структурные элементы системы.

Таким образом, вся модель маслится как совокупность целого ряда моделей, начиная от модели непосредственного опознания на первом уровне и кончая моделью образования абстрактных понятий.

Недостатком семиотических метолов является: - большая «ручная» работа по формированию базовых понятий и базовых отношений; - сформированный базис ограничивает круг задач, которые могут быть решены с помощью данной модели; - при изменении части условий ситуации или границ системы требуется существенная переработка модели.

Методы аналогий включает прежде всего так называемые бионические аспекты. В этом случае биологическую систему рассматривают как прототип изучаемой системы, сто позволяет использовать опыт, накопленный живой природой в процессе длительной эволюции. Чаще всего бионический подход играет роль методологического совета, позволяет избежать некоторых ошибок.

В других случаях, наоборот, сложную систему рассматривают или, точнее говоря, по каким-то характеристикам, процессам редуцируют систему к уровню многоэлементных физических систем (идеальный газ, гравитационные системы и т.п.). Это позволяет снизить сложность проблемы за счет сведения к известным и хорошо изученным задачам и за счет резкого уменьшения числа принимаемых во внимание фазовых переменных (основных факторов).

Аналитические методы, используемые в системном анализе, весьма разнообразны. Так, в системном анализе используются практически все математические схемы исследования операций и методы теории принятия решений, а также специфические приемы и методы: метод «черного ящика», метод агрегатов, модели теории графив, модели , основанные на концепциях теории информации и другие.

Недостатками аналитических методов является:

• В сложных ситуациях только отдельные слагающие общей проблемы поддаются аналитическим оценкам;

• Недостаточное освоение современного аппарата математика, математической логики, теории множеств, теории групп;

• Определенная узость исходных понятий и правил современной аналитики. Помимо числа, величины, точки, примой, плоскости, отношений и других понятий составляющих фундамент современной математики, должны быть введены понятия, которые в большей степени соответствуют развитию количественных отношений в социальных и гуманитарных областях. Например, понятие неопределенности.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Процесс целенаправленного воздействия на систему, обеспечивающий повышение ее организованности, достижения того или иного полезного эффекта, и называется управлением.

Системы, в которых протекают процессы управления, называются системами управления.

На рис. 4 представлена структура системы управления.

Система, формирующая управляющее воздействие u(t), называется управляющей подсистемой. Система, «испытывающая» на себе внешние воздействия, называется управляемой подсистемой (объектом управления). Обе эти системы в совокупности с учетом их взаимодействия образуют уже новую систему управления, как совокупность двух подсистем (управляющей и управляемой).

С
вязь от управляющей подсистемы к управляемой называется прямой связью. Такая связь имеется в любой без исключения системе управления (иначе не будет возможности управлять), противоположная по направлению действия связь (от управляемой подсистемы к управляющей) называется обратной связью.

Рис. 4. Состав системы управления.

ЦЕЛЬ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Цель определяется как вариант удовлетворения исходной потребности, выбранный из некоторого множества альтернатив, сформулированных на основе специального знания.

Потребность - категория объективная, цель - субъективная категория, определяемая имеющимся опытом. Результат - это мера достижения конкретной цели, т.е. мера удовлетворения потребности. Цель есть конкретное выражение потребности, сформулированное на основе имеющегося опыта и определяющее конкретное функционирования создаваемой системы. Отсюда возникает причинно-следственная цепочка (рис. 5): потребность ~ цель ~ функционирование (управляемой) системы ~ результат.

Реализация потребности связана с возможными альтернативными путями ее реализации. Выбор альтернативного варианта связан с оценкой возможностей на данном уровне знания, то есть определяется не только выбором определенной и конкретной совокупности методов и средств, обеспечивающих реализацию модели в данных условиях.

Потребность - это то, что объективно связывает человека (и вообще живое) с внешней средой (миром), в том числе и с социальным, как некоторое (определяющее) условие обеспечения его жизнедеятельности и существования.

Существование субъектов поддерживается возникновением и удовлетворением потребностей.

Для людей она является движущей «пружиной» поведения и сознания, определенной зависимостью человека от внешнего мира, субъективному миру, ее нуждой в таких предметах и условиях, которые необходимы для ее нормальной жизнедеятельности, для самоутверждения и развития».

Цель - это совокупное представление о некоторой модели будущего результата, способного удовлетворить исходную потребность при имеющихся реальных возможностях, оцененных по результатам опыта.

Рассмотрим свойства цели:

• цель находится в непосредственной зависимости от потребности и является в этом процессе ее прямым следствием;

• выбор цели сугубо субъективный, то есть выбор основан на конкретном знании индивида или сообщества;

• цель конкретна;

• цель всегда несет в себе элемент неопределенности, что приводит к некоторому «рассогласованию» фактически полученного результата и той модели, которая была сформирована;

• наличие неопределенности в исходной модели делает цель средством оценки будущего результата.

Р
ис. 5. Понятие цели системы управления.

Рассмотрим некоторые соотношения потребности и цели в социальных образованиях. Известно, что каждый человек индивидуален и одновременно является социальным элементов, будучи членом определенного сообщества, определенной социальной организации.

Принято считать, что требование (предписание, директива) «вышестоящей» организации безусловно для «нижестоящей», и поэтому, следовательно, автоматически трансформируется в цель для него, которую необходимо также безусловно реализовать.

Цель реальных систем можно свести к трем основным видам формального их задания:

• требуемое конечное состояние системы;

• требуемый порядок смены состояний - движения системы;

• требуемое «направление» движения системы без фиксации конкретной конечной точки.

ЗАКОН УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ

Система, формирующая управляющие воздействия u(t), называется управляющей системой.

Тогда система, «испытывающая» на себе внешнее воздействие - управление (управляющие воздействия), называется управляемой системой (объектом управления).

Воздействия управляющей системы на объект управления рассматриваются как процесс - последовательную смену значений u(t). Элементы процесс а управления системой показаны на рис. 6.

Управляющие воздействия направлены на то, чтобы функционирование (движение) системы управления способствовало достижению цели.

Из рис. 6 видно, что состояние выхода управляющей системы u(t) - управляющего воздействия в любой момент времени t зависит от состояния ее входов, которые являются выходами объекта управления Y (t - 1).

Следовательно,

u(t) = F_y[Y(t - 1)].

Следует отметить, что управляющие воздействия во многом зависят от свойств управляющей системы (ее структуры, параметров и др.) - р

u(t) = F_y[Y(t - 1), р].

Необходимо отметить важную отличительную особенность управляющей системы - ее непосредственная собственная цель не совпадает с целью управляемой системы.

Собственная цель управляющей системы единственна выработка управляющих воздействий u(t). Цели объекта управления могут быть разнообразными. Однако собственная цель управляющей системы не должна противоречить цели объекта управления. Объекты управления могут быть многоцелевыми и получать управляющие воздействия от нескольких управляющих систем.

На процесс выработки и осуществление управляющих воздействий оказывает влияние внешняя среда.

Реально в качестве внешней среды могут выступать ресурсы, выделяемые для достижения цели управления, сведения об условиях функционирования объекта управления и др. Влияния внешней среды могут быть известными, случайными или неопределенными.

Следовательно, закон управления в общем виде может быть представлен в виде u(t) = F_y[Y(t - 1), р, ξ],

где F_y - закон управления для данной системы управления;

р - свойства управляющей системы;

ξ - свойства внешней среды.

Эффективность управления (управляющих воздействий) есть степень соответствия (фактического или ожидаемого) результата требуемому (желаемому) или, иными словами, степень достижения цели.

Для оценки эффективности управления необходимо формализовать и измерить реальный (фактический или ожидаемый) результат Y и требуемый (желаемый) результат Y _тр, которые включают множество частных показателей, позволяющих всестороннее оценить результат функционирования системы управления.

Основные требования по выбору критерия:

• поскольку критерий предназначен для сравнения, то он должен определять некоторый порядок на множестве альтернатив. Если критерий представляется функционалом, то это выполняется автоматически;

• каждый критерий должен иметь четкий физический смысл и отражать целевое предназначение системы.

Рис. 6. Элементы процесса управления системой

ЗАДАЧИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Задачи анализа систем управления

Характеристики

Список файлов книги