Акулов Владислав Алексеевич

Экзамен (15-20 вопросов – один билет)

ГЛОССАРИЙ

Глоссарий – краткий словарь терминов;

Автоматизация – применение технических средств освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи или использования энергии материалов и информации (печать принтера). (полностью автоматически, частично автоматизировано)

Алгоритм управления – четкое не двусмысленное правило, инструкция указания как и что следует делать чтобы добиться заданной цели Z* в сложившейся ситуации.

Анализ – нахождение различного рода свойств системы или окружающей её среды

Адекватность модели – соответствие свойствам среды.

Данные – сведения хранящиеся на к-л материальном носители, в некоторой знаковой системе, которой можно принимать, обрабатывать

Живучесть системы (в узком смысле) – свойство системы противостоять внешним и внутренним факторам за счет изменения поведения и структуры

Живучесть системы (в широком смысле) – способность системы адаптироваться и поддерживать в автономном режиме в заданных пределах целевые показатели эффективности на всех этапах жизненного цикла при возникновении аномальных ситуаций

Интеллект – познание, понимание, рассудок

Искусственный интеллект – раздел информатики, изучающий методы, способы, приёмы моделирования и воспроизведения с помощью ЭВМ разумной деятельности человека, связанной с решением задач

Информационная система (1) – любая комплексная система, которая может осуществлять управление действиями периферического оборудования

Информационная система (2) – совокупность средств информационной техники и людей, объединённых для достижения определённых целей, в т.ч. и управления

Кафедра – подразделение ВУЗа, занимающееся научно-педагогической деятельностью по одной или нескольким родственным дисциплинам

Механизация – замена ручных средств машинами, механизмами (упрощённо: все устройства, которые усиливают мышечную работу человека).

Модель (1) – система, используемая для получения представления о каком-либо процессе

Модель (1) – это объект, который имеет сходство в некоторых отношениях с прототипом и служит средством описания и/или объяснения и/или прогнозирования поведения прототипа

Моделирование – познавательный творческий процесс выделения существенных свойств некоторой трудно-исследуемой системы(объект моделирования), приведение этих свойств в другую систему(модель), с последующим воздействием на неё

Наука – сфера человеческой деятельности по выработке и теоретической систематизации объектных знаний о действительности. Цели науки – описание, объяснение и предсказание процессов и явлений действительности на основе открытых ею законов (ключевые слова: описание, объяснение, прогнозирование)

Объекты управления – часть окружающего мира, состояние которой нас интересует и, на которую мы можем воздействовать целенаправленно, т.е. управлять

Паттерн – упорядоченная структура, состоящая из уникальной комбинации различных элементов (от англ. Паттерн - образец, модель, шаблон, образец того как решить задачу, хорошо сформулированная и эффективная в определённом контексте типовое решение проблемы).

Проект – комплекс взаимосвязанных мероприятий, предназначенных для достижений поставленных целей, в течение ограниченного периода и при установленном бюджете.

Сигнал – любой метод передачи сообщения

Синтез – построение системы фактически выполняющей преобразование по алгоритму или описанию закона преобразования

Система – совокупность элементов и связей между ними, обладающая определённой целостностью (эмерджентность)

Система управления – это все необходимые алгоритмы обработки информации и средства их реализации, объединенные для достижения заданных целей.

Управление (1) – процесс формирования целенаправленного поведения системы посредством информационных воздействий, выработанных человеком (группой людей или устройством)

Управление (2) – преобразование информации о состоянии объекта управления в управляющую информацию

Управление (3) – процесс целенаправленного воздействия на объект, в результате которого объект переходит в требуемое (целевое состояние)

Характеристика – всё то, что отражает некоторые свойства элемента (системы).

Наиболее распространённое бинарное представление в виде кортежей <имя, параметр>

Цель (1) – определение требуемого состояния системы или ее поведения.

Цель (2) – набор требований, предъявленных субъектам к состоянию объекта.

Лекция 1 9.02.16

Введение

Необходимыми условия для усвоения дисциплины являются:

– Способность использовать обобщать и анализировать информацию ставить цели и находить пути их достижения в условиях формирования и развития информационного общества.

– умения работать в качестве пользователя персонального компьютера; использовать внешние носители информации для обмена данными; работать с программными средствами общего назначения

– владение навыками письменного аргументированного изложения собственной точки зрения, навыками публично речи; навыками решения алгебраических уравнений

Содержание дисциплины является логическим продолжением содержания дисциплин «Математика», «Информатика», «Физика», «Дискретная математика», «Теория вероятностей математическая статистика», «ЭВМ и периферийные устройства», «Теория автоматов», «История» и служит основой для освоения дисциплин «Исследование операций», «Проектирование человеко-машинного интерфейса», «Экспертные системы», «Инженерия бизнес процессов», «Проектирование АСОИУ», «Основы предпринимательской деятельности», «Теоретические основы автоматического управления», «Менеджмент и маркетинг», «Разработка и анализ требований к ПО» и ряда других дисциплин профессионального цикла математического и естественнонаучного цикла

Как и всякая дисциплина УСС выработала свой профессиональный язык, причем многие термины заимствованы из родственных дисциплин, однако им придаётся несколько иной смысл, обусловленный спецификой дисциплины. Как известно существует два способа введения новых терминов:

1) аксиоматический

2) состоит в сведении нового понятия к уже известному понятию с указанием детализации

Второй способ является основным в курсе УСС. Таким образом, особую значимость приобретает базовый список ключевых понятий. В связи с этим курс начинается с глоссария, кроме того в процессе изложения будут также вводиться ключевые понятия. Знать и понимать все термины глоссария.

Лекция 2 29.02.16

Раздел 1

Методологические и научные основы теории управления сложными системами

1.1 Система, её состав и структура

1.1.1 Определение системы и свойство целостности

Существуют и широко применяются различные определения и понятия системы. В буквальном переводе с греческого это слово означает состав, соединение составленное из частей. В качестве основного пример следующее определение:

Под системой понимается объективное единство закономерно-связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе.

Существуют различные аспекты понятий системы, в их числе теоретико-познавательные методологические, научно-исследовательские, проектный, инженерный и т.д. Рассмотрим ряд символических определений понятий системы (S)

Def. 1. S – есть нечто целое вида

S = H(1, 0) (1)

Где символы H(1, 0) означают факт существования и целостности. Двоичный код символизирует наличие или отсутствие этих качеств.

Def. 2. Система есть организованное множество вида

S = (ОРГ, M) (2)

Где ОРГ – оператор организации, М – множество.

Def. 3. Система есть множество вещей {m}, свойств{n}, отношений {v}

S = (m, n, v)

Def.4.Система есть множество элементов (E), образующих структуру (St)и обеспечивающее определенное поведение (BE) в условиях окружающей среды (Е)

S=(E,St,BE,E) (3)

Def.5.Система есть множество входов (Х), выходов Y. Состояние S. Характеризуемых функцией переходов (ДЕЛЬТА) и функцией выходов (ламбда)

S=(X,Y, s,дельта, ламбда) (4)

Примечание: существуют и другие символические определения адаптированные к предметным областям и оперирующие такими понятиями, как «генетическое начало», «модели», «самообучение», «планы», «внешние и внутренние ресурсы».

Далее в качестве рабочего выбрано следующее определение:

Система — совокупность элементов и связи между ними, обладающее определенной целостностью (эмерджентный).

Элемент — под элементом понимается простейшая, неделимая часть системы.

Примечание. Элемент — предел членения системы, определяемая целями поставленными перед конкретной задачей. При изменении целей может потребоваться более детальная декомпозиция, или — наоборот.

Лекция 3 14.03.16

1.1.2. Система и внешняя среда, взаимодействие и ограничения

Раздел заимствован из дисциплины ТОАУ, подобного вида заимствования типичны для УСС, а также для других интегрированных курсов. При этом осуществляется непростое заимствование, а выполняется детализация, обусловленная предметной областью.

Под объектом управления (ОУ) – понимается та часть окружающего мира, состояние которой нас интересует, и на которую мы можем воздействовать целенаправленно, т.е. управлять. На рисунке 1.1 приведена упрощенная схема ОУ

Рис. 1.1 - К понятию ОУ

Здесь среда понимается в широком смысле, т.е. окружающая среда вообще.

Х – вход в объект, т.е. воздействие со стороны окружающей среды на ОУ (внешнее воздействие).

У – выход. Состояние объекта, обусловленное как действием Х, так и внутренними свойствами объекта.

Пример автомобиль как ОУ. Здесь вход Х – состояние дороги, освещенность, состояние атмосферы и т.д. У – состояние автомобиля, т.е. скорость, направление движения, показания тахометра, температура двигателя и т.д. (самостоятельно привести примеры ОУ).

ВАЖНО. Из рассмотренного и им подобных примеров следует, что Х и У представляют собой многомерные векторы:

Х = {х1, х2, х3, …, хn}

Y = {y1, y2, y3, …, ym}

Совершенно очевидно, что Х и У связанны между собой через свойство ОУ, т.е. У зависит, как от Х, так и внутренних свойств ОУ. В целях общности эту связь принято обозначать

У = F⁰(X) (1.1)

Если связь статическая, то F⁰ называется функцией, в случае динамической связи (изменения по времени) F⁰ называется оператором.

Далее в целях общности F называется оператором.

ВАЖНО. Возможны две качественно различные ситуации:

1) F⁰ известно, тогда для определения состояния У достаточно воспользоваться формулой (1.1)

2) F⁰ неизвестное, проблема состоит в нахождении F⁰ , т.к. управление возможно только если известно F⁰.

ВАЖНО. В приложениях F⁰ отличается значительным разнообразием, в тех случаях, когда теоретические определение F⁰ затруднено, применяются эмпирические зависимости (накопление опытных данных). Пример курсы вождения автомобилей, летные училища, учреждения занимающиеся подготовкой операторов транспортных средств, под F⁰ понимается комплекс действий оператора, который при заданной ситуации Х, обеспечивают получение требуемых значений У (состояний объектов), т.е. в данном случае F⁰ выражается в комплексе конкретных действий, а не в применении математических формул. В тоже время необходимо отметить, что при переходе беспилотных транспортным средствам, оператор F⁰ должен быть задан в виде математических моделей. Особую значимость приобретает адекватность математических моделей. В противном случае неизбежны аварийные ситуации.

Лекция 4 28.03.16

Введем понятие субъект управления далее упрощено – субъект. В соответствии с определением управление представляет собой процесс целенаправленного воздействия на объект, а это в свою очередь означает, что существует такой элемент управления, который во-первых ставит цель, а во-вторых добивается достижения этих целей.

Под целью понимается определение требуемого состояния системы или её поведения.

Совершенно очевидно, что эти задачи ставит и решает человек (группа людей, определяемая масштабами задачи). В итоге приходим к понятию субъект управления (далее субъект). Субъект это тот, кому нужно управление. Уточним рисунок 1.1 с учетом понятия субъекта.

Рисунок – 1.2 к понятию «субъект управления»

Стрелками направленными к субъекту, обозначено и то обстоятельство, что субъект наблюдает (измеряет) как за входом (Х), так и за выходом (У). При этом возможны 2 ситуации, а именно:

1) У полностью соответствует поставленной цели. В этом случае необходимость в управляющем воздействии отсутствует.

2) У – состояние не соответствует поставленной цели, в этом случае необходимо воздействие для приведения У к нудному состоянию, что означает управление.

ВАЖНО. Из приведенных данных следуют основные принципы управления. При полном благополучии субъекта, т.е. при удовлетворении объектом всех потребностей субъектом управление не нужно, оно требуется только тогда, когда субъект не удовлетворён ситуацией, сложившейся с объектом.

Далее будем обозначать цель через Z.

Возможны 2 качественно различных ситуаций, а именно:

1) Y = Z – частный случай

2) Между Y и Z существует сложная зависимость, обозначим её

Z = Ψ(Y) 1.2