1. Основные понятия и определения.

системы называются также человеко-машинными или эргатическими системами.

Обеспечение эффективности систем. Важным требованием ко всем системам является обеспечение их эффективности. Под эффективностью (качеством) системы понимается соответствие функционирования системы ее целям. Задача обеспечения продолжительного эффективного функционирования систем имеет три основные составляющие:

надежность, целостность, удобство эксплуатации и обслуживания. Ее решение предполагает, в первую очередь, борьбу с нарушениями в работе системы: ошибками и неисправностями, порождаемыми отказами, сбоями и другими причинами.

Надежность – это способность системы работать без отказов. Улучшение надежности электронных систем основано на принципе предотвращения неисправностей путем:

–снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции,

–уменьшения уровня помех,

–использования облегченных режимов работы схем,

–обеспечения благоприятных тепловых режимов работы,

–совершенствования аппаратуры системы и методов ее сборки.

Числовым показателем надежности является среднее время наработки на отказ.

Целостностью системы называют неизменность такого ее состояния, при котором значения всех эксплуатационных характеристик системы находятся в заданных пределах. Она заключается в сохранности всех присущих системе полезных свойств. Целостность обычно рассматривают, как готовность системы в полном объеме качественно выполнять свои функции в любой момент времени.

Повышение готовности предполагает своевременное обнаружение нарушений в ее работе, подавление, в определенных пределах, влияния ошибок, отказов и сбоев на функционирование системы. Это осуществляется с помощью средств контроля, диагностики, коррекции ошибок, устройств защиты, а также средств автоматического восстановления работоспособности после проявления неисправности, включая аппаратурную и программную избыточность, на основе которой реализуются различные варианты отказоустойчивых архитектур. Повышение готовности - способ сокращения времени простоя системы.

Количественно целостность оценивается показателем, называемым коэффициент готовности. Этот коэффициент определяет вероятность пребывания системы в работоспособном состоянии в любой момент времени. Статистически коэффициент готовности системы определяется как среднее время восстановления, иначе говоря, среднее время между моментом неисправности и моментом возврата системы к полноценному

12

функционированию. Существуют и другие, частные количественные оценки целостности систем. Способность системы своевременно обнаруживать нарушения в своей работе может характеризоваться вероятностью предоставления оператору данных о своем неправильном функционировании в пределах определенного интервала времени.

Большое значение для обеспечения целостности систем (повышения готовности) имеет их контроле пригодность, способность обнаруживать ошибки в работе, приспособленность для диагностики, к восстановлению функций.

Удобство эксплуатации и обслуживания также существенно влияет на основные характеристики систем. Оно предотвращает неверные действия оператора при работе с системой, уменьшает вероятность неправильной интерпретации ее данных, облегчает и ускоряет принятие решений.

Понятие сложной системы. Среди систем различных видов выделяют сложные системы. Сложная система характеризуется большим числом элементов и, что наиболее важно, большим числом взаимосвязей между элементами. Специфика такой системы определяется разнообразностью взаимосвязей, множеством частных целей, иерархичностью, многоаспектностью и рядом других свойств.

1.2. Системы управления.

Понятие системы управления. Система, в которой осуществляется управление тем или другим объектом либо процессом, называется системой управления (СУ).

Под управлением обычно понимается процесс, когда один объект обеспечивает требуемое поведение другого объекта с помощью целенаправленных воздействий (команд).

Объект, вырабатывающий целенаправленные воздействия, называется управляющей или командной системой (КС). В технических системах этот объект именуют устройством управления.

Объект, которым управляют, называется объектом управления (ОУ). Для него также используют термины - управляемый объект, управляемая система, управляемый процесс.

Обобщенно система управления представляется совокупностью

командной системы и объекта управления, взаимодействующих при решении задачи управления.

Прикладываемые со стороны командной системы к ОУ целенаправленные силы называются управляющими воздействиями. В общем случае процесс выбора значений этих сил для обеспечения желаемого поведения ОУ называют принятием решений по управлению объектом.

13

Изменение состояния ОУ происходит под влиянием управляющих сил и возмущений среды. В совокупности эти воздействия называются входными величинами СУ. Параметры, характеризующие состояние системы, являются ее выходными величинами. Те из них, которые в процессе управления преднамеренно изменяются или сохраняются постоянными в соответствии с целью задачи, именуются управляемыми величинами.

Основные условия осуществимости управления. Для возможности решения системой задачи управления ОУ должен быть управляемым и наблюдаемым, а командная система - обладать способностью управлять.

Под управляемостью в общем случае понимается способность объекта управления выполнять должным образом команды КС за определенное конечное время.

Наблюдаемость – это возможность контроля состояния объекта управления (основное – его управляемых переменных) командной системой.

Способность управлять означает наличие у КС достаточных средств для выработки решений и проведения их в жизнь.

Этапы принятия решений при управлении. В теории управления принятия решений рассматривается как циклический процесс, каждый цикл которого включает реализацию следующих функций:

1.получение информации о состоянии СУ и внешней среды, прогноз и оценка удовлетворительности состояния системы;

2.формирование цели о некотором другом состоянии, в которое желательно перевести систему;

3.определение допустимых путей достижения системой поставленной цели;

4.выбор из множества допустимых решений наилучшего.

5.реализация принятого решения.

Рассмотренные первые три этапа называются подготовкой решения, а

четвертый – принятием решения.

Виды структур СУ. Различают командную, функциональную и формальную структуры систем управления.

Представление СУ компонентами, выступающими в роли управляющих или управляемых подразделений, называется ее командной организацией

или командной структурой.

Под функциональной структурой или функциональной организацией

системы управления понимается схема функциональных устройств СУ и связей между ними.

Схема, отражающая формальный характер преобразования входных сигналов СУ в выходные, носит название формальной (описательной, математической) структуры системы управления.

14