книги из ГПНТБ / Лоскутов В.И. Основы современной техники управления

Определение зоны оптимума работы объекта осущест­ вляется циклически методом ускоренного масштаба времени. Каждый новый цикл вычислений при проведении поиска опти­ мума связан с вводом новых начальных условий.

При решении задачи управления применяются также изве­ стные методы поиска оптимума ведения процесса. В этом слу­ чае измеряется ряд показателей качества работы объекта, и выбор оптимальных решений производится путем сопоставле­ ния качественных и количественных характеристик каждого из вариантов. Процесс отбора при этом состоит из двух этапов. В первом из них устанавливается положение о допустимости рассматриваемого варианта. Второй этап отбора состоит в вы ­ боре из возможного числа допустимых вариантов наилучшего, путем сравнения их по принципу «лучше» — «хуже».

Такой процесс отбора возможен только в том случае, когда сравниваемые варианты непротиворечивы, или же допускают их оценку с помощью специально подобранной для этого еди­ ницы измерения.

При организации управления сложным объектом работа всех его звеньев должна быть согласована таким образом, чтобы поведение всей системы было бы оптимальным. В этом случае любое решение, затрагивающее отдельные звенья управляемой системы, должны оцениваться путем комплекс­

ности системы. В качестве такой величины могут быть при­ няты различные технические или экономические показатели.

Правильный выбор критерия оптимальности является одним из решающих условий эффективности управления.

При невозможности определения математическим путем экстремума целевой функции критерий оптимальности заме­ няется критерием качества работы системы, назначаемым эмпирическим путем.

Критерий оптимальности (качества) работы системы дол­ жен измерять эффективность принимаемых решений в коли­ чественных единицах.

При его построении необходимо учитывать наибольшее количество факторов, влияющих на конечные результаты управляемого объекта. При пользовании им должны быть точно определены границы его применимости.

Таким образом, критерий оптимальности обеспечивается комплексом ожидаемых результатов от оптимального реше-

260

ния возникающих в процессе задач и правильным выбором конечного результата из альтернатив возможных ситуаций.

Критерий оптимальности сложной системы в большинстве случаев является числовой функцией от конечного числа па­ раметров отдельных управляющих контуров и локальных процессов. В условиях управления несложной системы крите­ рий ее оптимальности можно иногда представить в виде функ ­ ционала, зависящего от функции управления и состояния управляемой системы.

В качестве показателей оптимизации могут быть приняты: производительность объекта при соблюдении некоторых рег­ ламентированных норм качества конечного продукта, коэффи­ циент полезного действия объекта, минимизация элементов себестоимости продукции при наименьших производственных затратах, минимизация погрешности в установившемся про­ цессе и др.

Эти критерии должны учитывать специфику управляемой системы.

В практических условиях использование комплексных кри­ териев эффективности является не всегда возможным из-за сложности определения их количественных оценок. В таких случаях приходится пользоваться частными критериями опти­ мальности.

Установление границ применяемости оптимизации осуще­ ствляется с помощью ряда ограничений и дополнительных условий.

Казалось, что основным критерием оптимальности можно считать максимальный экономический эффект, получаемый от реализуемого варианта управляющих воздействий на контро­ лируемый комплекс. Однако во многих случаях экономический критерий эффективности, правильный в принципе, практи­ чески оказывается неприемлемым в силу сложности определе­ ния в конкретных условиях его количественных оценок. В ре­ зультате приходится формировать частные критерии опти­ мальности, одновременно учитывающие специфику всего уп ­ равляемого объекта.

В этом случае сложная система членится на ряд элемен­ тарных подсистем, каждая из которых имеет свой контур управления. Раскрытие сущности этих локальных процессов, описание причинно-следственных связей и их комплексного взаимодействия представляет собой также трудную задачу. Сложность ее часто обусловливается тем, что коэффициент оптимизации всей системы и ее отдельных объектов противо­ речит коэффициентам некоторых локальных систем.

261

Поэтому частные цели отдельных звеньев системы следует

решений в рамках общего направления функционирования системы.

Процесс оптимизации работы управляемого комплекса тесно связан с наличием установленных ограничений. Разли­ чают ограничения жесткие и мягкие. Жесткие ограничения обеспечивают строго фиксированные пределы функционирова­ ния системы. Выход системы за установленные при этом гра­ ницы связан с аварийным состоянием или с серьезным нару­ шением функционирования ее отдельных объектов. В системе жесткого управления принятая программа должна полностью определить оптимизацию функционирования управляемой си­

с учетом того, что в соответствующий момент времени дей­ ствие их будет восстановлено.

Наличие ограничений, как правило, вызывает трудности по определению и принятию оптимальных решений.

Существенной проблемой современных форм управления сложными комплексами является не только нахождение опти­ мальных решений, но и возможность реализации их в усло­ виях, принятых для оснащения системы техническими сред­ ствами.

Положительные результаты от автоматизации процессов управления могут быть значительно усилены при комплексировании ряда объектов и создании на основе этого мощных уп­ равляющих систем. При анализе и оценке источников эконо­ мической эффективности следует вести определение прямого и сопряженного эффекта. Учитывая, что функционирование большинства автоматизированных систем управления проте­ кает в условиях сопряжения их с другими процессами, часто экономический эффект в этих сопряженных процессах не только соизмерим полученным результатам от действия АСУ, но значительно превосходит его.

Так, например, автоматизация с помощью ЭВМ работы Горьковской сортировочной горки сократила прямые расходы по ее эксплуатации на 150 тыс. руб. в год и увеличила про­ пускную способность более чем на 140% в сутки. Но вместе с этим средний простой вагона сократился на 8—9%. Это по-

262

16.

ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА

Выбор технических средств для вычислительных центров должен быть основан на едином подходе к вопросам сбора, хранения и переработки информационных потоков на соответ­ ствующих ступенях АСУ.

Отсутствие в этой области детально разработанных тео­ ретических положений вызывает необходимость использова­ ния экспериментальных зависимостей и индивидуального подхода к выбору оборудования для большинства систем.

Наиболее существенным при создании АСУ является орга­ низация вычислительных центров. Они комплектуются обору­ дованием различных классов, состоящих из средств вычисли­ тельной техники, комплекта вспомогательных устройств, око­ нечного оборудования связи, средств архивной техники для хранения информационных массивов, сервисной аппаратуры, средств питания, устройств для комфортных условий работы и другого оборудования.

Наиболее сложным является выбор электронно-вычисли­ тельных машин для вычислительных центров различных сту­ пеней системы. Состав необходимого внешнего оборудования для их комплектования уточняется исходя из общих требо­ ваний к отдельным блокам и временному режиму работы си­ стемы. Правильный выбор ЭВМ определяет пропускную спо­ собность системы, являющуюся одним из ее важнейших эксплуатационных параметров.

Одним из основных расчетных параметров ЭВМ может слу­ жить среднее быстродействие, т. е. количество операций, вы ­ полняемых вычислителем в единицу времени (секунду), без обращения к внешним устройствам.

264

Общее быстродействие ЭВМ любой ступени системы должно обеспечивать бесперебойную переработку всей входящей в ВЦ и исходящей из него информации.

Но так как алгоритмы для обработки информационных по­ токов, циркулирующих в системе, в большинстве случаев из­ вестны и стабильны во времени, этот фактор может быть за­ ранее учтен с помощью соответствующих коэффициентов.

При выборе центрального вычислителя следует учитывать наличие в нем системы «прерывания программ», которая су­

Организация внешнего накопителя должна допускать одно­ временное чтение или запись информации для нескольких бло­ ков накопителей.

Зависимость быстродействия ЭВМ от объема обрабатывае­ мой информации и других показателей можно представить следующим образом:

должительности смены в секунды.

265

При определении численного значения годового потока ин­ формации следует учитывать информацию, формируемую в самом вычислительном центре и получаемую со стороны.

Разделение информационных потоков по видам обработки

деление информации для решения сложных задач и задач по

статистического материала может быть осуществлена дальней­ шая дифференциация этих коэффициентов уже по более уточ­

всегда имеет место при переработке информационных пото­ ков, отражающих состояние контролируемых процессов.

Коэффициент СІ выражает среднюю статистическую ве­ личину удельных затрат машинных операций, необходимых для решения задач данного класса или при обработке соот­ ветствующих информационных потоков.

По данным В. В. Александрова\ в первом приближении можно пользоваться ориентировочными значениями коэффи­ циента СІ согласно таблице (табл. 2).

Коэффициент полезного действия ЭВМ определяется на

где Ті — время полезной работы ЭВМ; Тг — время включенного состояния ЭВМ.

1 См. сб.: «Механизация учета, отчетности и вычислительных ра­ бот». М., «Статистика», 1968.

266

Ориентировочное значение коэффициента /Сю, определяю­ щего потерю рабочего времени машины из-за обращения к внешним накопителям, может быть произведено по формуле

математического обеспечения для того или другого типа ма­ шины. При наличии хорошо разработанной программы «Дис­ петчер» коэффициент Кы может оцениваться в 0,8—0,9; при отсутствии же этой программы и при обработке информации с большим количеством исходных данных значение коэффи­ циента Кю может падать до 0,2—0,15.

267

Обозначим через Рь и Рв — коэффициенты производитель­ ности соответствующих устройств ввода информации.

Тогда для устройств ввода информации с перфокарт

5 kiPiDdtay '

для устройств ввода информации с перфолент

М 6 > Q k 8 Ü 2 ,

^kePaDdt2

всекундах (число секунд в смене).

Спомощью коэффициента k6 учитываются возможные пе­ рерывы, возникающие в процессе ввода информации.

Результативная информация чаще всего выводится на алфавитно-цифровые печатающие устройства.

При обработке экономической и статистической информа­ ции количество чисел на один вариант решения может дости­ гать нескольких тысяч.

Объем выходной информации определяется или на основе анализа решаемых задач, или на основе статистических данных.

268

Ориентировочные расчеты целесообразно производить с по­ мощью коэффициента сжатия информации х:

и = = 0 в ы х j

Q B X

в считывании информации с документов и наборе ее на кла­

рольных устройствах. Информация, зафиксированная на пер­ фокартах, вводится в Э В М с помощью устройств ввода.

269