Структурный анализ систем управления

Прежде чем раскрыть сущность структурного анализа не­обходимо еще раз вернуться к понятию структура.

Структура — это внутренняя организация системы, кото­рая способствует связи составляющих систему элементов, оп­ределяющая существование ее как целой и ее качественные особенности. Структура определят упорядоченность элемен­тов объекта.

Структура — это относительно устойчивый, упорядочен­ный способ связи элементов, придающий их взаимодействию в рамках внутренне расчлененного объекта целостный харак­тер.

Сущностью структурного анализа является определение статических характеристик системы по из­вестной ее структуре.

Структурный анализ проводится с целью исследования статических характеристик системы путем выделения в ней, подсистем и элементов различного уровня и связей между ни­ми.

Объектами исследования структурного анализа являются: различные варианты структур системы управления, которые формируются в процессе ее декомпозиции.

В качестве показателей исследуемых структур целесооб­разно использовать [16]:

♦ множество выделенных элементов, отношений и свя­зей;

♦ характеристики элементов и связей;

♦ обобщенные показатели структур, характеризующие их влияние на эффективность системы управления (число уровней управления, структурная устойчи­вость, экономические затраты на поддержание тре­буемых структурных характеристик и др.)

При выборе и оценке значений показателей структуры применяются различные методы описания и моделирования, которые зависят от вида структуры, степени неопределенно­сти исходных данных и требований, предъявляемых к точно­сти и достоверности результатов анализа. Процедура опреде­ления показателей структур включает следующие этапы:

♦ определение исходных данных для решения задачи оценивания структуры;

♦ вычисление значений характеристик элементов структуры и связей между ними;

♦ вычисление значений характеристик (показателей эффективности) структуры.

Исходные данные включают [16]:

♦ модель исследуемой структуры, задаваемую в гра­фической, матричной или аналитической форме;

♦ перечень определяемых обобщенных показателей эффективности (характеристик) структуры q_t, 1=1,2,..., L \

♦ перечень определенных показателей (характеристик) элементов A,-, i, j = 1, 2,..., n;

значения характеристик х воздействий окружающей среды, условий функционирования системы управ­ления, частных технических, экономических, экс­плуатационных, организационно-штатных и других характеристик элементов и связей, указанных в со­ответствующей документации или определяемых в ходе измерений и наблюдений. На основании исходных данных вычисляются значения по­казателей элементов и связей:

 

Затем определяются значения показателей эффектив­ности.

 

Оценка эффективности анализируемых структур произво­дится, как правило, на основе установленного критерия при­годности, который для минимизируемых показателей эффек­тивности будет иметь вид:

где q ₀ i — требуемое значение /-го показателя.

Исследование моделей и оценка структуры проводятся на основании конкретных числовых значений qi и производится их оценка.

На основании оценки производится выбор варианта структуры или же предложения по совершенствованию структуры.

и организация) системы, которая должна обладать желаемыми свойст­вами.

Структурный синтез проводится с целью обоснования множества элементов структуры, отношений и связей между ними, характеристик элементов и связей, обеспечивающих в совокупности максимальную степень соответствия заданным требованиям.

Объектами исследования структурного синтеза являются различные варианты разрабатываемых (совершенствуемых) структур системы управления.

К основным обобщенным показателям исследуемых струк­тур относятся [16]:

♦ число управляемых объектов;

♦ время и достоверность доведения информации до управляемых объектов;

♦ вероятность реализации полного цикла управления с использованием синтезируемой структуры;

♦ живучесть структуры;

♦ суммарная стоимость структуры и др.

В процессе структурного синтеза определяются множество элементов структуры, отношения и связи между ними, харак­теристики элементов и связей, обеспечивающие оптимальные или рациональные значения обобщенных показателей (2.2) в соответствии с выбранными критериями эффективности

где G — множество требуемых значений показателей эф­фективности q_t.

Общая модель структурного синтеза включает определение показателей структуры (2.1) /л =/ (А,-, кф, /;сМ, обеспечи­вающие (2.1), при заданных условиях выбора v с N, т.е. определить ju с М, при которых

 требуемые значения показателя эффективности qi

 

где М — допустимые (предельно, возможные) значения определяемых показателей структуры;

N — заданные значения условий выбора;

G — множество требуемых значений показателей эффек­тивности qi.

Критерий эффективности (2.5) выбирается с учетом требо­ваний, предъявляемых к системе управления. На выбор крите­рия влияют требования, предъявляемые к точности определе­ния показателей ji, степень определенности исходных данных, наличие методического аппарата.

Условия выбора v характеризуют все необходимые исход­ные данные, которые имеет исследователь к моменту решения задачи синтеза. Исходные данные определяются на основе опыта создания и применения аналогичных структур в ходе анализа исследуемой системы управления, уточняются и до­полняются в процессе внедрения синтезируемой структуры. Условия выбора ограничивают число возможных вариантов синтезируемых структур и учитываются при окончательном выборе варианта создаваемой структуры системы управления.