Главная /
Рефераты / ОСНОВЫ СИНТЕЗА ОБЛИКА ПЕРСПЕКТИВНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ОСНОВЫ СИНТЕЗА ОБЛИКА ПЕРСПЕКТИВНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Задачи анализа и синтеза ТСУ решаются в процессе реализаций ее жизненного цикла, который представляет собой упорядоченную во времени совокупность состояний системы и работ, обеспечивающих изменение состояний от момента замысла системы до окончания ее существования [22].
Задачи синтеза решаются в процессе создания новых ТСУ (рис. 3.1).
Задачи анализа созданной ТСУ решаются главным образом на стадиях ее эксплуатации (ввод в эксплуатацию, техническое обслуживание, ремонт, технические ревизии, надзор), транспортирование, снятие с эксплуатации и списание.
Структурный анализ и синтез ТСУ направлен на исследование и формирование рациональных функциональных и принципиальных схем, реализующих заданный алгоритм функционирования, а также на изучение и поиск конструктивных решений при определении состава, размещения и стыковки конструктивно различных элементов [22].
Функциональный анализ и синтез ТСУ направлен на исследование и формирование динамических характеристик системы путем определения процессов изменения ее состояния с течением времени.
Функциональный анализ и синтез направлен на обоснование математических моделей, характеризующих процессы изменения состояний объекта управления под влиянием управляющих воздействий и влияния этих процессов на качество и показатели эффективности управления.
Информационный анализ и синтез ТСУ сводится к исследованию и разработке рациональных способов кодирования, передачи, обработки и представления информации, циркулирующей между элементами системы [б].
Параметрический анализ и синтез ТСУ осуществляется путем комплексного исследования и определения количественных структурных, функциональных и информационных характеристик системы.
Для ТСУ характерна высокая степень определенности исходных данных и наличие хорошо разработанного математического аппарата, что приводит к следующим особенностям:
¦ высокой точности оценки технических и экономических показателей;
¦ возможности использования скалярных показателей эффективности;
¦ относительно небольшим затратам ресурсов на экспериментальную проверку технических расчетов.
ОСНОВЫ СИНТЕЗА ОБЛИКА ПЕРСПЕКТИВНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Цели и характер обоснования облика новой технической системы управления
Процесс создания новых технических систем управления (ТСУ) связан с разработкой требований к ним, которые отражали бы качество и эффективность реализации системами своих целевых функций при определенных условиях и способах применения (использования).
Для выработки этих требований проводится процедура, получившая название технического обоснования перспективной системы. Данная процедура предполагает определение состава и типа элементов будущей системы и их представление наиболее существенными характеристиками, показывающими место и роль элементов в системе. На основе этих характеристик составляется тактико-техническое задание (ТТЗ) промышленности на разработку и производство новой технической системы.
Тактико-техническое задание содержит:
¦ формулировку цели и задач, выполняемых технической системой управления;
¦ требования к схеме (порядку) применения;
¦ требования к обеспечивающим элементам (компонентам);
¦ условия эксплуатации;
¦ показатели унификации составных частей системы управления;
¦ требования к объему документации, предъявляемой заказчику;
¦ число изделий, предназначенных для испытаний
(например, летно-конструкторских). Процесс создания новых технических систем управления (ТСУ) и его участников показан на рис.3.1[ 16],
Заказчик ТСУ
Разработчик ТСУ
Выработка требований к ТСУ
Техническое обоснование облика ТСУ
Заказчик и разработчик ТСУ
Проектиование
Разработка технического предложения
Составление
тактико-технического задания
Согласование
тактико-технического задания
Разработка эскизного проекта
1
Контроль соответствия тактико-техническому заданию
Разработка рабочей документации
Производство опытных образцов ТСУ
Принятие к серийному производству ТСУ
Испытание образцов ТСУ (например,
летно-конструкторские)
Рис. 3.1. Процесс создания новых ТСУ и его участники.
Требования к новым ТСУ определяются в процессе технического обоснования облика ТСУ, результаты которого должны позволить представить общие черты ТСУ еще до ее реаль-
155 ного выполнения. Поэтому задача технического обоснования облика является задачей системного синтеза.
На этапе технического предложения определяются тактико-технические характеристики (ТТХ) объекта проектирования, дается его краткое описание и схема функционирования, выбирается конструктивно-компоновочная схема или ее вариант, определяется объем работ, производится оценка производственной и экспериментальной базы, разрабатывается генеральный график создания системы и составляется перечень исполнителей-разработчиков.
i
1. Потребности в создании новой ТСУ.
2. Задачи, стоящие перед системой более высокого уровня.
Условия применения (эксплуатации) ТСУ (влияние внешней среды) 1 Техническое обоснование облика ТСУ
Цели и требуемые характеристики ТСУ в целом
—>
1
+ Т
Современный уровень развития науки и техники
• Структура системы и типы ее элементов (компонентов)
Специальные требования к качеству ТСУ и эффективности ее применения
Тактико-техническое задание на разработку и производство перспективной ТСУ
Рис. 3.2. Система обоснования и выработки тактико-технического задания на ТСУ.
Тактико-технические характеристики ТСУ — это упорядоченная по определенному замыслу совокупность количественных характеристик ТСУ, определяющих их свойства. В ТТХ могут отражаться такие свойства ТСУ, как производительность, а также массовые, габаритные и прочие характеристики. В общем случае свойства новых ТСУ могут описываться через показатели их качества или эффективности. Качество ТСУ определяется ее потенциальной пригодностью для выполнения задач целевого применения. Эффективность является свойством процесса применения ТСУ и характеризует способность их достигать цели при своем качестве, условиях и способах применения.
Для этапа эскизного проектирования характерными элементами являются теоретическое и экспериментальное обоснование главных характеристик, технических и технологических решений по созданию ТСУ в целом и ее основных частей.
На этапе разработки рабочей документации важной задачей является подготовка полного комплекта конструкторской документации и комплексной программы экспериментальной отработки создаваемой ТСУ.
На каждом этапе проектирования решаются задачи системного синтеза, представляющих ТСУ с различной степенью детализации [4].
В рассматриваемой последовательности этапов проектирования этап обоснования облика перспективной ТСУ представляется в виде верхнего уровня проектных работ, сущность которого раскрыл Г.Блаау «В проекте любой системы можно выделить три уровня: архитектура, исполнение и реализация.
Архитектура системы — это функциональное проявление системы с точки зрения пользователя, под исполнением понимается логическое описание внутренней структуры, дающее возможность исполнения этих функций, реализация — физическое воплощение исполнения» [16].
Техническое обоснование облика ТСУ включает описание с помощью специальных требований функционального проявления ТСУ с точки зрения пользователя.
Вышеуказанное позволяет сделать следующий важный вывод [16]:
Техническое обоснование облика перспективных ТСУ относится к классу задач системного синтеза и представляет собой процесс разработки архитектуры сложной ТСУ, исходя из принципов многокритериальности, декомпозиции и итеративности.
Общая процедура обоснования облика перспективной ТСУ
Техническое обоснование облика перспективной ТСУ направлено на разрешение противоречия между желаемым и возможным, причем желаемое определяется возникшими потребностями в создании новой ТСУ (задачами системы более высокого уровня), а возможное — уровнем развития науки и техники и внешними условиями применения (эксплуатации), на рис.3.2 в системном представлении показан процесс проведения технического обоснования и выработки тактико-технического задания на разработку и производство перспективных ТСУ [16].
Методологической основой технического обоснования облика перспективной ТСУ является архитектурное проектирование.
Сущность архитектурного проектирования определена Г.Земанским и состоит в следующем:
«Архитектурное проектирование — это проектирование сверху вниз, определяющее каждую деталь как часть целого» [8].
Общую процедура обоснования облика перспективной ТСУ можно представить в виде четырех уровней [16].
Целью первого уровня исследования является установление достаточности множества показателей качества и эффективности проектируемой ТСУ. Первый уровень включает:
¦ формулировку задач технического обоснования;
¦ определение начальных (отправных) значений характеристик сформулированной задачи качественного вида;
¦ определение множества возможных альтернатив решения задачи и выбор наиболее конкурентоспособной;
¦ выбор показателей качества и эффективности для рассматриваемой системы.
Выбор показателей качества и эффективности производится путем сравнивания их с интересующими свойствами проектируемой системы. При выявлении несоответствия следует вернуться к этапу формулировки задачи, более тщательно разобраться в ней и дать другую формулировку.
Целью второго уровня исследования является выявление соответствия между типом сформулированной задачи, особенностями математической модели исследуемой системы и методами ее решения. Второй уровень включает:
¦ разработку математической модели ТСУ (модели исходных данных) и проведение на ней экспериментов;
¦ выбор математических методов обработки математических экспериментов, формирование с их помощью технического облика ТСУ (порождающей модели) и проведение на ней исследований.
Соответствие между типом сформулированной задачи, особенностями математической модели и методами ее решения часто нарушается из-за невозможности или неумения подобрать математические методы обработки результатов математического эксперимента и формирования облика системы. В таком случае необходимо скорректировать задачу до уровня своих возможностей или знаний, пусть даже за счет потери качества решения, но это будет методически грамотно и математически корректно, а в итоге — правильно.
Целью третьего уровня является достижение соответствия между решениями частных подзадач. Это соответствие предполагает выполнение требований, сформулированных по результатам решения задачи вышестоящего иерархического уровня. Третий уровень включает:
¦ декомпозицию задачи технического обоснования (выдачу исходных данных на нижние иерархические уровни и проведение на них исследований);
¦ согласование решений всех иерархических уровней с использованием принципа итеративности;
¦ исследование технического облика ТСУ в организационном и экономическом аспектах.
Целью четвертого уровня является исследование полного множества альтернативных вариантов и принятие решений по облику перспективной ТСУ. Четвертый уровень включает:
¦ рассмотрение каждой из возможных альтернатив системы и получение области возможных решений;
¦ разработку математической модели принятия решений (структурированной модели) и определение наилучшего облика ТСУ.
Если ни одно из полученных решений множества альтернативных вариантов не удовлетворяет требованиям, то возникает необходимость в изменении формулировки задачи. При этом возможны два выхода: переформулировать задачу при тех же самых требованиях, используя информацию, полученную при предыдущих исследованиях, или выйти на уровень вышестоящей системы с обоснованной просьбой изменения требований к выполняемой задаче.
Похожие рефераты:
