синтез систем что это

Синтез системы управления

Синтез системы управления — это уникальный пример технического проектирования. Еще раз подчеркнем, что цель проектирования состоит в определении конфигурации сис­темы, требований, которым она должна удовлетворять, и задании основных параметров, удовлетворяющих предъявляемым к системе требованиям.

Первый шаг процесса синтеза — это определение назначения системы. Например, мы можем заявить, что целью управления является поддержание заданного значения ско­рости вращения электродвигателя. Второй шаг — это указать те переменные, которые подлежат управлению (в нашем случае это скорость вращения). На третьем шаге мы дол­жны предъявить требования к точности, с которой необходимо поддерживать скорость вращения электродвигателя. Последнее определяет выбор датчика, с помощью которого измеряется переменная, подлежащая управлению.

Поставив себя на место инженера, первое, что мы должны сделать, — это попытаться создать конфигурацию системы, которая обладала бы желаемым качеством. Такая конфи­гурация обычно включает в себя датчик, объект управления, исполнительное устройство и регулятор, как показано на рис. 1.9. Следующий шаг состоит в выборе кандидата на роль исполнительного устройства. Принятие решения здесь зависит от типа объекта управления, но в любом случае выбранное устройство должно быть способно эффективно влиять на поведение объекта управления. Например, если мы хотим управлять скоростью вращения махового колеса, то в качестве исполнительного устройства нам надлежит вы­брать электродвигатель. При этом датчик должен быть способен измерять скорость с вы­сокой точностью. Наконец, мы должны получить модель для каждого из этих элементов.

Следующий шаг состоит в выборе регулятора, который часто представляет собой сумматор, выполняющий операцию сравнения желаемого и действительного значений выходной переменной объекта, и следующий за ним усилитель сигнала ошибки.

Заключительный шаг процедуры синтеза состоит в настройке параметров системы, которые обеспечивали бы желаемые показатели качества. Если в результате подбора па­раметров мы сможем достигнуть желаемого качества, то процесс синтеза на этом закан­чивается и нам остается оформить рабочую документацию. В противном случае, возмож­но, потребуется заменить конфигурацию системы или выбрать исполнительное устройст­во и датчик с улучшенными характеристиками. После этого мы должны будем повторять все этапы синтеза до тех пор, пока не будут удовлетворены требования, предъявляемые к системе, или пока мы не решим, что эти требования являются слишком жесткими и их не­обходимо ослабить. Процесс синтеза системы управления наглядно изображен на рис. 1.19.

Требования к качеству замкнутой системы управления должны затрагивать ее основ­ные характеристики, к которым относятся (1) хорошая компенсация возмущений, (2) же­лаемый вид реакции на задающее входное воздействие, (3) адекватные выходные сигналы исполнительного устройства, (4) малая чувствительность к изменению параметров и

На техническое проектирование сильное влияние оказало появление мощных и срав­нительно недорогих компьютеров, а также высокопроизводительных программных средств анализа и синтеза систем управления. Например, самолет Боинг-777, оснащен­ный самой современной бортовой аппаратурой, был почти полностью спроектирован с помощью компьютерных технологий. Высокоточное компьютерное моделирование край­не важно для проверки результатов синтеза систем. Во многих случаях сертификация сис­темы управления путем натурного моделирования требует значительных затрат времени и денег. Тот же Боинг-777 около 2400 раз был испытан с помощью компьютерного моде­лирования, прежде чем был построен первый самолет этой серии.

Подводя итог, можно дать следующую формулировку задачи синтеза регулятора: дана модель объекта управления (вместе с датчиком и исполнительным устройством), а также установлены цели управления; требуется определить соответствующий регулятор либо прийти к заключению, что таковой создать невозможно.

предъявляемым требованиям, изменить ее конфигурацию и, возможно, выбрать другое исполнительное устройство.

Рис. 1.19. Процесс синтеза системы управления

предъявляемым требованиям, закончить процедуру синтеза.

1.6. Пример синтеза: управление скоростью вращения диска

Во многих современных приборах используется диск, который должен вращаться с посто­янной скоростью. Это, например, проигрыватель компакт-дисков или грампластинок, дис­ковод компьютера, требующие вращения с постоянной скоростью, несмотря на износ и из­менение характеристик электродвигателя и вариацию других параметров. Наша задана со­стоит в синтезе системы управления скоростью вращения диска, которая гарантировала бы, что действительная скорость отличается от желаемой не более, чем на заданную вели­чину. Мы рассмотрим два варианта решения этой задачи: разомкнутая система и система с обратной связью.

Чтобы обеспечить вращение диска, мы должны в качестве исполнительного устрой­ства выбрать электродвигатель постоянного тока, скорость вращения которого пропорци­ональна приложенному напряжению. Этот входной сигнал двигателя должен иметь до­статочную мощность, поэтому нам также потребуется выбрать усилитель.

Источник

Анализ и синтез систем

Для изучения систем и использования этих знаний для создания и управления системами необходимо системное мышление, заключающееся в сочетании аналитического и синтетического образов мышления. Суть анализа состоит в разделении целого на части, в представлении сложного в виде совокупности более простых компонент. Но чтобы познать целое, сложное, необходим и обратный процесс – синтез. Необходимость сочетания этих видов познания вытекает из свойства эмерджентности систем: целостность системы нарушается при анализе, при расчленении системы утрачиваются не только существенные свойства самой системы, но и свойства ее частей, оказавшихся отделенными от нее. Результатом анализа является лишь вскрытие состава компонент, знание о том, как система работает, но не понимание того, почему и зачем она это делает. Синтетическое мышление объясняет поведение системы, почему система работает так. При этом система должна рассматриваться, как часть большего целого.

Анализ и синтез дополняют друг друга. Так, при синтезе организационной структуры необходимо сначала провести анализ деятельности создаваемой организации, выделить отдельные процессы (функции), сопоставить им организационные единицы, а затем соединить их в отдельное целое, т.е. осуществить синтез. При выборе способа функционирования организации зачастую имеет место обратное: сначала используется синтетический подход – рассматривается деятельность организации, как целого; выбирается общая цель и способ функционирования, а затем осуществляется дезагрегация выбранного способа на отдельные функции.

Главным содержанием дисциплины «Системный анализ» являются сложные проблемы принятия решений, при изучении которых неформальные процедуры представления здравого смысла и способы описания ситуаций играют не меньшую роль, чем формальный математический аппарат. Системный анализ является дисциплиной синтетической. В нём можно выделить три главных направления. Эти три направления соответствуют трём этапам, которые всегда присутствуют в исследовании сложных систем:

1) построение модели исследуемого объекта;

2) постановка задачи исследования;

3) решение поставленной математической задачи.

Познание систем и использование этих знаний для создания систем и управления ими осуществляется через моделирование.

Конечной целью системного анализа является разрешение проблемной ситуации, возникшей перед объектом проводимого системного исследования (обычно это конкретная организация, коллектив, предприятие, отдельный регион, социальная структура и т.п.). Системный анализ занимается изучением проблемной ситуации, выяснением её причин, выработкой вариантов её устранения, принятием решения и организацией дальнейшего функционирования системы, разрешающего проблемную ситуацию. Начальным этапом любого системного исследования является изучение объекта проводимого системного анализа с последующей его формализацией. На этом этапе возникают задачи, в корне отличающие методологию системных исследований от методологии других дисциплин, а именно, в системном анализе решается двуединая задача. С одной стороны, необходимо формализовать объект системного исследования, с другой стороны, формализации подлежит процесс исследования системы, процесс постановки и решения проблемы.

Приведём пример из теории проектирования систем. Современная теория проектирования сложных систем может рассматриваться как одна из частей системных исследований. Согласно ей проблема проектирования сложных систем имеет два аспекта. Во-первых, требуется осуществить формализованное описание объекта проектирования. Причём на этом этапе решаются задачи формализованного описания как статической составляющей системы (в основном формализации подлежит её структурная организация), так и её поведение во времени (динамические аспекты, которые отражают её функционирование). Во-вторых, требуется формализовать процесс проектирования. Составными частями процесса проектирования являются методы формирования различных проектных решений, методы их инженерного анализа и методы принятия решений по выбору наилучших вариантов реализации системы.

Постараемся изложить основные процедуры алгоритма проведения системного анализа, которые являются обобщением последовательности этапов проведения такого анализа, сформулированных рядом авторов, и отражают его общие закономерности. Перечислим основные процедуры системного анализа:

– изучение структуры системы, анализ её компонентов, выявление взаимосвязей между отдельными элементами;

– сбор данных о функционировании системы, исследование информационных потоков, наблюдения и эксперименты над анализируемой системой;

– проверка адекватности моделей, анализ неопределённости и чувствительности;

– исследование ресурсных возможностей;

– определение целей системного анализа;

– реализация выбора и принятие решений;

– внедрение результатов анализа.

Понятие модели

С точки зрения философии моделирование следует рассматривать как эффективное средство познания природы. При этом процесс моделирования предполагает наличие объекта исследования, исследователя-экспериментатора и модели.

В автоматизированных системах обработки информации и управления в качестве объекта моделирования могут выступать производственно-технологические процессы получения конечных продуктов; процессы движения документов, информационных потоков при реализации учрежденческой деятельности организации; процессы функционирования комплекса технических средств; процессы организации и функционирования информационного обеспечения АСУ; процессы функционирования программного обеспечения АСУ.

Преимущества моделирования состоят в том, что появляется возможность сравнительно простыми средствами изучать свойства системы, изменять ее параметры, вводить целевые и ресурсные характеристики внешней среды. Как правило, моделирование используется на следующих этапах:

1) исследования системы до того, как она спроектирована, с целью определения ее основных характеристик и правил взаимодействия элементов между собой и с внешней средой;

2) проектирования системы для анализа и синтеза различных видов структур и выбора наилучшего варианта реализации с учетом сформулированных критериев оптимальности и ограничений;

3) эксплуатации системы для получения оптимальных режимов функционирования и прогнозируемых оценок ее развития.

При этом одну и ту же систему можно описать различными типами моделей. Например, транспортную сеть некоторого района можно промоделировать электрической схемой, гидравлической системой, математической моделью с использованием аппарата теории графов.

Для исследования систем широко используются следующие типы моделей: физические (геометрического подобия, электрические, механические и др.) и символические (содержательные и математические). Под математической моделью понимается совокупность математических выражений, описывающих поведение (структуру) системы и те условия (возмущения, ограничения), в которых она работает. В свою очередь, математические модели в зависимости от используемого математического аппарата подразделяются, например, на:

· статические и динамические;

· детерминированные и вероятностные;

· дискретные и непрерывные;

· аналитические и численные.

Множественность моделей одного объекта обусловлена в частности тем, что для разных целей требуется строить (использовать) разные модели. Одним из оснований классификации моделей может быть соотнесение типов моделей с типами целей. Например, модели можно разделить на познавательные и прагматические.

Познавательные модели являются формой организации и представления знаний, средством соединения новых знаний с имеющимися. Поэтому при обнаружении расхождения между моделью и реальностью встаёт задача устранения этого расхождения с помощью изменения модели путём приближения модели к реальности.

Прагматические модели являются средством управления, средством организации практических действий, способом представления образцово правильных действий или их результата. Поэтому при обнаружении расхождения между моделью и реальностью встает задача устранения этого расхождения с помощью изменения реальности так, чтобы приблизить её к модели.

Таким образом, прагматические модели носят нормативный характер, играют роль стандарта, образца, под которые «подгоняются» как сама деятельность, так и её результат. Примерами прагматических моделей могут служить планы, программы действий, уставы организаций, кодексы законов, алгоритмы, рабочие чертежи и шаблоны, параметры отбора, технологические допуски, экзаменационные требования и т.п.

Различают физические и абстрактные модели.

Физическиемодели образуются из совокупности материальных объектов. Для их построения используются различные физические свойства объектов, причём природа применяемых в модели материальных элементов не обязательно та же, что и в исследуемом объекте. Примером физической модели является макет.

Информационная (абстрактная) модель– это описание объекта исследований на каком-либо языке. Абстрактность модели проявляется в том, что её компонентами являются понятия, а не физические элементы (например, словесные описания, чертежи, схемы, графики, таблицы, алгоритмы или программы, математические описания).

Информационные моделиописывают поведение объекта-оригинала, но не копируют его. Информационная модель – это целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта. Среди информационных (абстрактных) моделей различают: – дескриптивные, наглядные и смешанные; – гносеологические, инфологические, кибернетические, сенсуальные (чувственные), концептуальные, математические.

Гносеологические моделинаправлены на изучение объективных законов природы (например, модели солнечной системы, биосферы, мирового океана, катастрофических явлений природы).

Инфологическаямодель (узкое толкование) – параметрическое представление процесса циркуляции информации, подлежащее автоматизированной обработке.

Сенсуальные модели– модели каких-то чувств, эмоций, либо модели, оказывающие воздействие на чувства человека (например, музыка, живопись, поэзия).

Концептуальная модель– это абстрактная модель, выявляющая причинно-следственные связи, присущие исследуемому объекту и существенные в рамках определённого исследования. Основное назначение концептуальной модели – выявление набора причинно-следственных связей, учёт которых необходим для получения требуемых результатов. Один и тот же объект может представляться различными концептуальными моделями, которые строятся в зависимости от цели исследования. Так, одна концептуальная модель может отображать временные аспекты функционирования системы, иная – влияние отказов на работоспособность системы.

Математическая модель– абстрактная модель, представленная на языке математических отношений. Она имеет форму функциональных зависимостей между параметрами, учитываемыми соответствующей концептуальной моделью. Эти зависимости конкретизируют причинно-следственные связи, выявленные в концептуальной модели, и характеризуют их количественно.

Таким образом, модель– это специальный объект, в некоторых отношениях замещающий оригинал. Принципиально не существует модели, которая была бы полным эквивалентом оригинала. Любая модель отражает лишь некоторые стороны оригинала. Поэтому с целью получения больших зияний об оригинале приходится пользоваться совокупностью моделей. Сложность моделирования как процесса заключается в соответствующем выборе такой совокупности моделей, которые замещают реальное устройство или объект в требуемых отношениях. Например, систему дифференциальных уравнений, описывающую переключательные процессы в элементах цифрового устройства, можно использовать для оценки их быстродействия (времени переключения), но нецелесообразно применять для построения тестов или временных диаграмм работы устройства. Очевидно, в последних случаях необходимо воспользоваться какими-либо другими моделями, например, логическими уравнениями

Дата добавления: 2017-03-29 ; просмотров: 2354 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Теория организации: учебное пособие.

5.1. Анализ и синтез систем.

Системный подход способствует выработке правильного метода мышления о самом процессе управления, но любая система является частью большей системы и постоянно изменяется. В том случае, когда нет достаточной информации о существе проблемной ситуации, тогда для того, чтобы организовать процесс принятия решений, менеджер применяет системный анализ.

В общем виде процедуры системного анализа включают методики проведения исследования и организацию процесса принятия решения. Предмет же системного анализа представляют собой «органически целостные системы, в разряд которых попадают биологические, психологические, социальные, экономические, сложные технические системы, а также комплексные климатические, географические и геологические образования» [37]. Сам термин «системный анализ» (далее – СА) появился в работах корпорации РЭНД, организованной в конце 1940-х гг. в США для решения глобальных военных задач и ряда слабоструктурированных общих проблем и социально-экономических процессов.

Основу системного анализа составляет общая теория систем, которая позволяет осуществлять исследование проблем, не решаемых аналитически. Как правило, подобного рода проблемы содержат неопределенность ситуации, которая затрудняет принятие решений. Системный подход объединяет формальные знания и интуицию специалистов и стимулирует целенаправленное аналитическое мышление. Он предусматривает разбиение процесса исследования на подпроцессы, моделирует процессы целеобразования и позволяет выработать алгоритм принятия решения, направленный на устранение накопившихся проблем.

В процессе системного анализа осуществляется не только системное формулирование проблем, но и установление между ними причинно-следственных связей и определение наиболее значимых среди них, для того чтобы затем сформулировать цель и определить способы ее достижения. При этом часто логический анализ сопровождается математическими, статистическими вычислениями и вербальными оценками как проблем, так и целей и вариантов их достижения.

Суть анализа (декомпозиции) состоит в разделении целого на части, в представлении сложного в виде простых составляющих.

Особенность системного анализа – использование формальных и неформальных процедур определения целей и функций систем управления. Этот анализ применяется для решения проблем в ситуации неопределенности, когда следует использовать экспертные методы принятия решений.

Под анализом понимается процесс исследования систем, основанный на их декомпозиции с последующим определением статических и динамических характеристик элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами систем и окружающей средой. Цели анализа проявляются в стремлении повысить эффективность функционирования системы, а также в определении наилучшего варианта среди всех альтернативных.

В отношении систем управления задачи анализа сводятся к следующим процедурам:

• определение объекта анализа;

• определение функциональных особенностей системы управления;

• исследование информационных характеристик системы;

• определение количественных и качественных показателей системы управления;

• оценка эффективности системы управления;

• обобщение и оформление результатов анализа.

В этом процессе исследователь может избрать одно из двух направлений анализа: определение состояния системы, чтобы обозначить зоны, требующие улучшения, и стимулирование изменений либо исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы с целью выбора лучшего варианта.

Синтез (агрегирование) является центральным звеном создания систем, его суть состоит в соединении (мысленном или реальном) простых составляющих объекта в единое целое.

Рассмотрим аналитические и синтетические методы исследования систем.

Еще Р. Декарт, французский философ и математик, предлагал: расчлените изучаемую задачу на столько частей, чтобы легко и удобно было ее решать. Именно так и поступают математики: когда интеграл не «берется в лоб», – его «берут» по частям.

Другой подход известен из рассуждений древних философов: все люди смертны; Каин – человек, значит, Каин смертен.

В первом случае использовались методы анализа, во втором – синтетический метод исследования.

Основные этапы рассматриваемых методов приведены в табл. 5.1.

Процедуры исследования систем.

Агрегирование и декомпозиция, упомянутые в табл. 5.1, являются процедурами исследования систем и представляют собой следующее. Декомпозиция – процедура разложения целого на части. Агрегирование – процедура объединения частей в целое.

Особенности синтетических методов заключаются в том, что вклад каждой части в общесистемный эффект зависит от вклада других частей. Поэтому, например, если каждую часть заставить функционировать наилучшим образом, то эффект не будет наивысшим. Например, если каждый игрок футбольной команды будет нацелен на ворота противника так, что будет стремиться забить гол, то свои ворота останутся незащищенными и многие из игроков окажутся вне игры. То есть акцент делается не просто на рассмотрение отдельных частей, а на их взаимодействие.

Сложность системного анализа заключается в том, что при расчленении целого на части не были утрачены свойства системы (свойства целого).

Области применения системного анализа в экономике. Особенность системного анализа состоит в том, что он позволяет формировать модель окружающей действительности постепенно, обосновывая ее адекватность на каждом шаге. Начинается анализ с изучения проблемной ситуации и формулировки проблемы.

Выделим основные области применения системного анализа с точки зрения решаемых задач:

Анализ окружения системы;

Анализ внутреннего содержания системы;

Анализ социально-экономических параметров системы;

Анализ целей и функций;

• повышение эффективности процедур анализа проблем и принятия решений;

• разработка организационной структуры;

• определение содержания системы и связей между ее частями.

Источник

СИНТЕЗ СИСТЕМЫ

Смотреть что такое «СИНТЕЗ СИСТЕМЫ» в других словарях:

синтез системы — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN system synthesis … Справочник технического переводчика

синтез системы — sistemos sintezė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. system synthesis vok. Systemsynthese, f rus. синтез системы, m pranc. synthèse de système, f … Automatikos terminų žodynas

Синтез олигонуклеотидов — Синтез олигонуклеотидов это химический синтез относительно коротких фрагментов нуклеиновых кислот с заданной химической структурой (последовательностью). Метод очень полезен в современной лабораторной практике, поскольку он позволяет… … Википедия

синтез афферентный — в теории системы функциональной (П. К. Анохин) синтез материала (запечатленного в памяти), мотивации, информации о среде и стимула пускового с целью принятия решения. Здесь память трактуется как совокупность взаимосвязанных систем функциональных… … Большая психологическая энциклопедия

синтез — — [http://www.rfcmd.ru/glossword/1.8/index.php?a=index d=4661] синтез 1. Исследовательский метод, в известном смысле обратный анализу, т.е. имеющий целью объединить отдельные части изучаемой системы, ее элементы, в единую систему. Целью… … Справочник технического переводчика

Синтез — [synthesis] 1. Исследовательский метод, в известном смысле обратный ана­лизу, т.е. имеющий целью объединить отдельные части изучаемой системы, ее элементы, в единую систему. Целью такого объединения является построение структуры системы, которая… … Экономико-математический словарь

синтез видеоизображения — Процесс последовательного во времени пространственного преобразования электрических сигналов в цвет или яркость видеоизображения. [РД 25.03.001 2002] Тематики системы охраны и безопасности объектов EN video image synthesis … Справочник технического переводчика

Синтез речи — Синтез речи в широком смысле восстановление формы речевого сигнала по его параметрам[1]; в узком смысле формирование речевого сигнала по печатному тексту. Синтезом речи прежде всего называется все, что связано с… … Википедия

синтез телевизионного изображения — 3.27 синтез телевизионного изображения (синтез изображения): По ГОСТ 21879. Источник: ГОСТ Р 51558 2000: Системы охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытаний … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Синтез линейной цепи — электрической, определение структуры линейной электрической цепи и параметров элементов, из которых она должна быть собрана, по заданным её свойствам или характеристикам. В общем случае задача синтеза разбивается на 3 этапа: выяснение… … Большая советская энциклопедия

Источник