Классификация систем автоматического регулирования.

Автоматическая система – это система, работающая без участия человека. Есть еще автоматизированные системы, в которых рутинные процессы (сбор и анализ информации) выполняет компьютер, но управляет всей системой человек-оператор, который и принимает решения.

Автоматические системы можно разделить на группы

по нескольким признакам:

по типу решаемых задач существуют

• системы стабилизации, задача которых – поддерживать заданный режим работы объекта, который не меняется длительное время;

• следящие системы, которые должны как можно более точно отслеживать изменение задающего сигнала.

По типу моделей элементов разделяют

• линейные системы, в которых все звенья линейные;

• нелинейные системы.

По количеству входов и выходов бывают

• одномерные системы, у которых один вход и один выход (они рассматриваются в так называемой классической теории управления);

• многомерные системы, имеющие несколько входов и./или выходов (главный предмет изучения современной теории управления).

По характеру сигналов системы (и линейные, и нелинейные) могут быть

• непрерывными, в которых все сигналы – функции непрерывного времени, определенные на некотором интервале;

• дискретными, в которых используются дискретные сигналы, определенные только в отдельные моменты времени;

• непрерывно-дискретными, в которых есть как непрерывные, так и дискретные сигналы.

Непрерывные (аналоговые) системы описываются дифференциальными уравнениями.

Примеры дискретных систем можно найти в экономике (период отсчета – 1 год) и в биологии

(модель «хищник-жертва»). Для их описания применяют разностные уравнения.

К непрерывно-дискретным системам относятся, например, компьютерные системы управления движущимися объектами (судами, самолетами, автомобилями и др.). В них часть элементов описывается дифференциальными уравнениями, а часть – разностными. С точки зрения математики это создает большие сложности для их исследования, поэтому часто непрерывно-

дискретные системы сводят к упрощенным чисто непрерывным или чисто дискретным моделям.

Также выделяют

• детерминированные системы, в которых все сигналы и параметры элементов точно заданы;

• стохастические (вероятностные), в которых действуют случайные процессы или параметры объекта могут изменяться случайным образом.

Особый класс систем – адаптивные или самонастраивающиеся системы, в которых регуляторы могут изменять закон управления при изменении параметров объекта или внешних воздействий.

Понятие и составляющие информационной системы (ис). Модели жизненного цикла ис. Классы задач, решаемые ис.

Информационная система (в контексте управления) представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче, переработке информации для реализации функции управления

Информационная система (ИС), как правило, включает следующие компоненты:

1. функциональные компоненты;

2. компоненты системы обработки данных и знаний;

3. организационные компоненты.

Под функциональными компонентами понимается система функций управления – полный набор взаимосвязанных во времени и пространстве работ по управлению, необходимых для достижения целей управления.

Системы обработки данных и знаний предназначены для информационного обслуживания системы управления. Компонентами этой системы являются: информационное обеспечение, программное обеспечение, техническое обеспечение, правовое обеспечение, лингвистическое обеспечение.

Выделение организационной компоненты обусловлено особой значимостью человеческого фактора. Под организационными компонентами ИС понимается совокупность методов и средств, позволяющих усовершенствовать организационную структуру системы управления и управленческие функции.

Жизненный цикл ИС определяется как период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ИС и заканчивается в момент ее изъятия из эксплуатации.

Под моделью ЖЦ понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении ЖЦ. Модель ЖЦ зависит от специфики ИС и специфики условий, в которых последняя создается и функционирует.

К настоящему времени наибольшее распространение получили следующие основные модели ЖЦ: задачная модель, каскадная модель, спиральная модель.

При разработке системы "снизу-вверх" от отдельных задач ко всей системе (задачная модель) единый поход к разработке неизбежно теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов. Как правило, по мере увеличения количества задач трудности нарастают, приходится постоянно изменять уже существующие программы и структуры данных. Скорость развития системы замедляется, что тормозит и развитие самой организации. Однако в отдельных случаях такая технология может оказаться целесообразной:

• Крайняя срочность (надо чтобы хоть как-то задачи решались; потом придется все сделать заново);

• Эксперимент и адаптация заказчика (не ясны алгоритмы, решения нащупываются методом проб и ошибок).

Общий вывод: достаточно большую эффективную ИС таким способом создать невозможно.

Рассмотрим каскадную и спиральную модели:

П ринято выделять следующие этапы ЖЦ ИС: анализ, проектирование, реализация, внедрение, сопровождение.

Каскадная модель ЖЦ Спиральная модель ЖЦ

Положительные стороны применения каскадного подхода заключаются в следующем:

• на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;

• выполняемые в логичной последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

Однако, в процессе использования каскадного подхода обнаруживается ряд его недостатков, вызванных прежде всего тем, что реальный процесс создания ИС никогда полностью не укладывается в такую жесткую схему. В процессе создания системы постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. Для преодоления перечисленных проблем была предложена спиральная модель жизненного цикла, делающая упор на начальные этапы ЖЦ ИС: анализ и проектирование.

На этих этапах реализуемость технических решений проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии системы, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, и планируются работы следующего витка спирали. Таким образом, углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, и в результате выбирается обоснованный вариант, который доводится до реализации.

Первым видом прототипов является модель системы в графическом виде (например, DFD–модели), доступном для понимания пользователями.

Вторым видом прототипов являются макеты экранных форм, позволяющие согласовать поля базы данных и функции конкретных пользователей.

Третьим видом прототипов являются работающие экранные формы, т.е. уже частично запрограммированные. Это позволяет опробовать программу в действии. Как правило, это вызывает новый поток замечаний и предложений.

В соответствии с этапами ЖЦ ИС можно выделить несколько категорий специалистов, обеспечивающих этот ЖЦ: системные аналитики, программисты, пользователи-специалисты в конкретной предметной области.

Задачи, решаемые ИС, можно свести к ряду типовых:

1. Управление – перевод и поддержание системы в требуемом состоянии;

2. Прогноз – определение будущего процесса по его прошлому и настоящему;

3. Оптимизация – нахождение решений, которые минимизируют или максимизируют определенный критерий качества при заданных ограничениях;

4. Классификация образов – определение принадлежности объектов к одному или нескольким предварительно определенным классам;

5. Кластеризация - разделение объектов на заранее не определенные классы по каким-либо признакам;

6. Аппроксимация функций – оценка неизвестной зависимости по экспериментальным данным.