Назад
Вопрос №1. "Понятие системы. Примеры системы.
Свойства сложных систем".
Определение категории система.
Система – целенаправленное множество взаимосвязанных элементов любой
природы.
Система – это объект, который определяется множествами элементов,
преобразований, правил образования последовательностей элементов.
Система – это объект, состоящий из элементов, свойства которых не
сводятся к свойству самого объекта.
Система – это объект, обладающий следующими свойствами:
целостность и декомпозируемость (чёткое определение
целостности образования элементов и их чёткое разделение);
наличие существенно устойчивых взаимоотношений элементов;
наличие определённой организации;
наличие таких качеств, которые присущи только системе в целом,
но несвойственны ни одному из её элементов.
Под сложной динамической системой следует понимать развивающиеся
во времени и в пространстве целостные объекты, состоящие из большого числа
элементов и связей и обладающие свойствами, которые отсутствуют у
элементов и связей, их образующих.
Выделение и построение любой системы осуществляется этапами:
1. Постановка цели
2. Декомпозиция цели на подцели
3. Определение функций, обеспечивающих достижение цели
4. Синтез структуры, обеспечивающий выполнение функций.
Цели возникают, когда существует так называемая проблемная ситуация.
Проблемная ситуация – ситуация, которую нельзя разрешить имеющимися
средствами.
Цель – состояние, к которому направлена тенденция движения объекта.
Среда – совокупность всех систем, кроме той, которая реализует заданную цель.
Ни одна система не является абсолютно замкнутой. Взаимодействие системы со
средой реализуется через внешние связи.
Связи могут быть входными и выходными. Они подразделяются на :
информационные
ресурсные
Системы бывают:
социальные простые
биологические сложные
механические вероятностные
химические детерминированные
экологические стохастические
Структура системы представляет собой устойчивую упорядоченность
элементов системы и их связей в пространстве и во времени. Структура может
быть материальной и формальной.
Формальная структура – совокупность функциональных элементов и их
отношений, необходимых и достаточных для достижения системой заданных
целей.
Материальная структура – реальное наполнение формальной структуры.
Типы структур систем :
последовательный или цепочечный;
циклически замкнутая;
структура типа «колесо»;
«звезда»;
многосвязная структура;
матричная структура.
Вопрос №2. "Системный анализ. Определение и этапы".
Системный анализ может рассматриваться как методологическая
концепция построения сложных систем. Под системным анализом будем
понимать реализацию следующих этапов исследования сложной системы:
1. Построение общих принципов поведения сложной системы;
2. Формирование совокупности методов анализа;
3. Решение проблемы сложности и неопределённости;
4. Определение предельных характеристик системы;
5. Автоматизация исследований.
В основу понятийного аппарата системного анализа положены
следующие категории: система, подсистема, элемент, структура, среда,
состояние, цель, композиция, декомпозиция, обратная связь.
Алгоритм системного анализа включает в себя 3 макроэлемента:
1. Постановка проблемы :
1.1. Постановка задачи;
1.2. Определение объекта исследования;
1.3. Формирование целей;
1.4. Задание критериев и ограничений;
2. Разделение системы и внешней среды :
2.1. Определение границ исследования системы;
2.2. Первичная структуризация системы;
2.3. Подразделение общей системы на систему и внешнюю среду;
2.4. Выделение составных частей среды;
2.5. Декомпозиция внешних воздействий на элементарные воздействия;
3. Разработка математической модели :
3.1. Формальное описание
3.2. Параметризация модели
3.3. Установление зависимости между параметрами
3.4. Декомпозиция модели на составные части
3.5. Уточнение первичной структуры
3.6. Исследование модели
Вопрос №3. "Принципы создания автоматизированных
систем управления".
Технология создания автоматизированной системы. Основные понятия.
Автоматизированной системой, согласно нормативным документам, является
система человек-машина, обеспечивающая эффективное функционирование
объекта, в которой сбор и переработка информации необходимы для реализации
функций управления, осуществляется с применением вычислительной техники
и средств автоматизации.
При создании Автоматизированной системы серьёзное внимание
уделяется так называемому объекту управления.
Под объектом управления понимается совокупность технологического
оборудования и реализуемого на нём по соответствующим регламентам
процесса производства. Кроме того, в объект управления входят
организационные, экономические, финансовые процессы. К технологическому
оборудованию отнесём:
технологические агрегаты;
установки;
группы станков, реализующих самостоятельный процесс;
отдельные участки и весь производственный процесс промышленного
предприятия.
Совокупность автоматизированной системы и объекта управления будем
называть автоматизированным комплексом.
Определение АС, которое мы дали, указывает на наличие в составе
системы:
Современных средств сбора и обработки информации;
Человека как субъекта труда, принимающего участие в оценке выработки
решений по управлению;
Реализация в системе процесса обработки технологической и технико-
экономической информации;
Цели функционирования системы, заключающиеся в общем смысле в
оптимизации работы объекта по заданному критерию управления.
Критерием управления могут являться технико-экономические или
технологические показатели.
АС является системой управления объектом в том, и только в том случае,
если она реализует управление в темпе протекающих на объекте процессов и
если в выработке и реализации управляющих решений участвует
вычислительная техника, специальные технические средства и человек-
оператор.
В состав системы входят следующие базовые элементы:
техническое обеспечение , которое включает в себя:
комплекс средств вычислительной техники (ЭВМ верхнего уровня,
ЭВМ нижнего уровня, рабочее место оператора, каналы связи и
запасные элементы и приборы);
специальный комплекс технических средств (локальные средства
регулирования, средства получения информации о состоянии объекта
управления, исполнительные устройства, датчики и устройства
контроля и наладки технических средств);
программное обеспечение , включающее в себя:
общее программное обеспечение включает операционные системы,
локальные и глобальные сети и комплексы программ технического
обслуживания специальных вычислительных средств;
специальное программное обеспечение включает так называемые
организующие программы и программы, реализующие алгоритмы
контроля и управления;
Информационное обеспечение включает внутримашинную и внемашинную
информацию.
Внемашинная информация – это система классификации кодирования и все
исходные данные.
Внутримашинная информация – это информационная база и информационные
потоки.
Организационное обеспечение включает инструктивно-методические
материалы и оперативно-обслуживающий персонал.
А также:
Математическое обеспечение;
Лингвистическое обеспечение;
Правовое обеспечение.
Функции системы:
При создании системы после определения проблемной ситуации в
первую очередь определяются конкретные цели функционирования системы.
Такими целями могут быть:
экономия топлива, сырья, материалов и других производственных ресурсов;
обеспечение безопасности функционирования объекта;
повышение качества выходного продукта или обеспечение заданных
значений параметров выходных изделий;
снижение затрат живого труда;
достижение оптимальной загрузки оборудования;
оптимизация режимов работы технологического оборудования.
Под функцией системы будем подразумевать совокупность действий
системы, направленных на достижение определённой частной цели управления.
Совокупность действий системы представляет собой последовательность
операций и процедур, выполняемых частями системы. Будем отличать функции
системы от функций управления.
Функции системы подразделяются на:
защитные функции реализуют защиту оборудования и человека во
внештатных ситуациях. Они включают в себя:
технологическую защиту;
аварийную защиту;
управляющие функции - результатом работы этих функций является
выработка и реализация управляющих воздействий на объект управления. К
управляющим функциям относятся:
регулирование и стабилизация отдельных параметров;
однотактное логическое управление;
программное логическое управление;
оптимальное управление режимами;
адаптивное управление;
информационные функции реализуют сбор, обработку и представление
информации о состоянии автоматизированного объекта оперативному
персоналу или передача этой информации для последующей обработки. К
информационным функциям относятся:
измерение параметров;
контроль параметров;
вычисление параметров;
формирование и выдача данных оперативному персоналу;
подготовка и передача информации в смежные системы управления;
обобщённая оценка и прогноз состояния автоматизированного
комплекса и оборудования.
вспомогательные функции .
Режимы реализации функций:
В зависимости от участия человека в выполнении функций системы
различают автоматизированный и автоматический режимы реализации
функций.
Автоматизированный режим :
Ручной режим , при котором техническое обеспечение представляет
оперативному персоналу контрольно-измерительную информацию об
объекте управления, а выбор и реализация управляющих воздействий
производится оператором
Режим советчика , при котором техническое обеспечение вырабатывает
рекомендации по управлению, а решение об их использовании принимается
и реализуется оперативным персоналом
Диалоговый режим , при котором оперативный персонал имеет возможность
корректировать постановку и условие задачи, решаемой техническим
обеспечением при выработке рекомендаций по управлению объектом.
Автоматический режим :
Режим прямого цифрового либо аналого-цифрового управления , при
котором вычислительные средства формируют воздействие на
исполнительные органы
Режим косвенного управления , когда средства вычислительной техники
автоматически меняют параметры настройки локальных систем управления
либо регулирования.
Общие технические требования к системе:
Система и её составляющие должны удовлетворять требованиям,
установленным нормативно-технической документацией. Система должна:
обладать признаками системы в части управления объектом;
обеспечивать управление объектом в соответствии с принятыми критериями
управления;
выполнять все возложенные на неё функции с заданными характеристиками
и показателями качества управления;
обладать требуемым уровнем надёжности, живучести и безопасности;
обеспечить возможность взаимоотношения функционирования системы со
смежными системами;
отвечать эргономическим требованиям: к способам и форме представления
информации, к размещению технических средств, к созданию условий для
нормальной деятельности оперативного персонала;
обладать требуемыми метрологическими характеристиками измерительных
каналов;
допускать возможность модернизации и развития в пределах,
предусмотренных техническим заданием на создание системы;
нормально функционировать в условиях, указанных в техническом задании
на систему;
обеспечивать заданный срок службы системы.
Вопрос №4. "Классификация автоматизированных
систем управления".
Автоматизированные системы как объект управления характеризуются
множеством параметров или признаков, которые могут выступать в роли
классических.
Классификация автоматизированных систем управления проводится с
целью:
выбора систем-аналогов для анализа конъюнктурных свойств;
оценки необходимых ресурсов для планирования и нормирования
разработки системы;
определения конкурентоспособности создаваемой системы.
К основным классификационным признакам создаваемой системы
отнесём следующие:
уровень, занимаемый системой в иерархии экономических, технических
отношений:
межгосударственные;
государственные;
отраслевые;
объединений (корпораций);
предприятий (фирм);
технологических объектов;
назначение системы:
административные;
общественные;
политические;
социальные;
оборонные;
коммерческие;
финансовые;
образовательные;
технологические;
транспортные;
связи;
правовые;
функции, реализуемые системой:
организационно-экономические;
технологические;
интегральные;
характер реализуемых задач:
стратегические;
тактические;
оперативные;
форма выходных результатов:
информационно-управляющие;
информационно-советующие;
информационно-справочные;
структура:
централизованные;
иерархические;
децентрализованные;
характер протекания производственного процесса:
непрерывные;
дискретные;
дискретно-непрерывные;
показатель условной информационной мощности:
наименьшие (количество параметров 10-40);
малые (количество параметров 41-160);
средние (количество параметров 161-650);
повышенные (количество параметров 651-2500);
высокие (количество параметров 2501 и выше);
уровень функциональной надёжности :
минимальные (не требуются специальные меры для реализации
надёжности);
средние (надёжность регламентируется, но отказы системы не
приводят к остановкам объекта);
высокие (надёжность жёстко регламентируется);
топология:
сосредоточенные;
распределённые.
Вопрос №5. "Цели и критерии эффективности
автоматизированной системы управления".
Алгоритм анализа (оценки) конъюнктурных свойств системы включает в
себя следующие элементы:
формирование множеств свойств (показателей системы);
выбор необходимых показателей и свойств;
формирование сводной таблицы показателей;
выбор аналогов автоматизированной системы управления;
определение значений показателей основных свойств системы и аналогов;
определение комплексных показателей;
принятие решения о конъюнктурных свойствах разрабатываемой системы.
Показатели системы можно разбить на две группы:
технические показатели системы:
1) быстродействие
2) живучесть
3) надёжность
4) помехоустойчивость
5) безопасность
6) точность
7) функциональную полноту
8) эргономичность
9) достоверность вычислений
10) показатель параллелизма
11) уровень оптимизации решений:
«экологичность»
эволюционность
престижность
гарантированность
экономические показатели системы:
1) годовая экономия
2) годовой экономический эффект
3) коэффициент эффективности
4) срок окупаемости капитальных вложений
5) затраты.