7. Задачи анализа и синтеза систем управления.

Системный подход – подход к исследованию объекта (проблемы, явления, процесса) как к системе, в которой выделены элементы, расположенные в определенном порядке, причем каждый элемент стремится к определенной автономии и имеет собственную цель; система взаимодействует с внешней средой, подстраиваясь под ее изменения с учетом собственных изменений.

При системном подходе учитываются внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследуемые результаты функционирования.

Системный подход предполагает решение системных задач, в которых объект исследования представляется в виде систем ,причем системный задачи могут быть двух типов:

1) Системного анализа

2) Системного синтеза

Задача анализа предполагает определение свойств системы по известной структуре; а задача синтеза определение структуры по ее свойствам.

Под анализом систем управления понимается процесс исследования, основанный на изучении системы управления с последующим определением ее статистических и динамических характеристик, составляющих элементов, рассматриваемых во взаимосвязи с другими элементами и с окружающей средой.

Целью анализа систем управления является:

- детальное изучение систем управления для более эффективного использования и принятия решения по дальнейшему совершенствованию или замене.

- исследование альтернативных вариантов вновь создаваемой системы с целью выбора наилучшего варианта.

Задачи анализа систем управления:

- определение объекта анализа.

- определение функциональных особенностей системы управления.

- определение количественных и качественных показателей системы управления.

- оценка эффективности систем управления

- обобщение и оформление результатов анализа.

Под синтезом понимается процесс создания (совершенствования, организации, проектирования) систем управления.

Целью синтеза систем управления является:

- создание новой системы управления на основе известных свойств.

- совершенствование существующей системы управления на основе выявленных недостатков, появления новых задач и требований.

Задачи синтеза:

- формирование цели создания системы.

- формирование вариантов облика новой системы.

- Приведение описания варианта облика системы во взаимное соответствие.

- Оценка эффективности вариантов и принятие решения о выборе облика новой системы.

- Разработка требований к системе управления.

- Реализация разработанных требований.

Главная практическая задача системного подхода в исследовании систем управления, состоит в том, чтобы обнаружив и описав сложность обосновать такие дополнительные связи, которые будучи наложенными на сложную систему управления сделали ее управляемой в требуемых пределах, сохранив некоторые области самостоятельности (автономности).

Различают следующие принципы анализа и синтеза:

1) Принцип физичности.

Гласит, что всякой системе (не зависимо от ее природы) присуще физические законы, определяющие внутренние причинно-следственные связи, существование и функционирование.

Включает:

- Постулат целостности – система, как единое целое, обладает особым системным свойством, которого нет у подсистем.

- Постулат декомпозиции – анализ и синтез сложной системы управления осуществляется путем расчленения ее на подсистемы (и элементы).

- Постулат автономности – сложная система и каждый ее элемент стремится к определенному автономному функциональному пространству.

- Постулат действий - для изменения поведения системы требуются внутренние и внешние воздействия, либо какое-либо из них.

- Постулат неопределенности – существует область неопределенности, в пределах которой свойства сложной системы могут быть описаны только вероятностными характеристиками.

2) Принцип моделируемости.

Сложная система представляется конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определенную грань сущности.

Включает:

- Постулат многообразия моделей – выбор моделей зависит от цели, анализа и синтеза и особенностей исследуемой системы.

- Постулат дополнительности – сложная система управления во взаимодействии с внешней средой может проявлять различные свойства в различных ситуациях.

- Постулат согласованности уровней – требования к системе, формулируемые на любом уровне выступают как условия или ограничения на выбор частных моделей.

- Постулат внешнего дополнения – проверка истинности результатов, получаемых на каждом уровне производится с использованием исходных данных, моделей и методов выше лежащих уровней.

- Постулат методического обеспечения – включает необходимость использования хорошо отработанных экспериментально проверенных моделей и методов обеспечивающих отдельные характеристики в заданные сроки и с требуемой точностью.

3) Принцип целенаправленности.

Предполагает, что сложной системе управления присуща функциональная тенденция, направленная на достижение системой некоторого состояния либо на усиление или сохранение некоторого процесса.

Включает:

- Постулат выбора – состоит в том, что сложные системы управления обладают способностью выбора поведения, т.е. осуществлять реакцию на внешние воздействия в зависимости от внутренних критериев.

Т.о. принципы полно отражают методологию системного подхода, так принцип физичности предписывает причинно-следственные связи объекта любой природы к системам построенных из этих объектов. Принцип моделируемости обеспечивает возможность использования в системном подходе упрощенных моделей, отражающих те грани, которые интересуют исследователя. Принцип целенаправленности распространяется на системы любой сложности.

Виды анализа и синтеза:

- структурный анализ и синтез

- функциональный а. и.с.

- информационный а. и с.

- параметрический а. и с.

Сущность структурного анализа – определение статических характеристик системы по известной структуре. Структурный анализ проводится с целью исследования статических характеристик системы путем выделения подсистем и элементов.