2.3. Принципы анализа и синтеза систем управления

Сформулированные задачи анализа и синтеза систем управления имеют следующие особенности:

• высокую размерность, определяемую большим ко­личеством и разнообразием показателей;

• наличие множества альтернативных показателей эф­фективности, по которым осуществляется поиск ра­ционального решения;

• отсутствие приемлемых аналитических зависимо­стей и процедур для определения искомых показате­лей;

♦ высокую неопределенность исходных данных.

Исходя из этого, поставленные задачи не могут быть эф­фективно решены с помощью известных методов одноуровне­вой оптимизации, использующих достаточно простые анали­тические выражения для целевых функций, и требуют приме­нения иных подходов на основе принципов декомпозиции многоуровневого моделирования, позволяющих снизить раз­мерность решаемых задач, и многошаговых итеративных про­цедур выработки решений.

Рассмотрим единые принципы существования и действия сложных систем управления [2].

Принцип физичности и его постулаты Принцип физичности

Принцип физичности — всякой системе (независимо от ее природы) присущи законы (закономерности), возможно уни­кальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи ее существования и функционирования [2].

Принцип физичности включает несколько постулатов.

Постулат целостности. Сложная система управления должна рассматриваться как единое целое.

Система — не множество подсистем, а целостный объект, допускающий различные членения на подсистемы. Поэтому система не тождественна никаким ее членениям.

Сущность постулата целостности состоит в том, что ни при композиции, т.е. объединении подсистем в систему, ни при декомпозиции, т.е. членении системы, не допустима потеря понятий, а также в том, что композиция и декомпозиция должны осуществляться в направлении генерирования харак­теризующей систему информации более высокого качества.

Выявление целостности требует учета всех взаимосвязей внутри системы, а также системы со средой. Необходимо вы­явить системное свойство, его содержание, механизм образо­вания, факторы, которые препятствуют его появлению или снижают его уровень. Необходимо понять, какие свойства подсистем подавляются общесистемным свойством, каков ме­ханизм этого подавления и в каких условиях оно теряет силу.

Применение постулата целостности состоит в раскрытии и накоплении сведений о системных свойствах на всех этапах исследования и в обобщение их в понятия, а затем — в приме­нении этих понятий к подсистемам при исследовании их по­рознь после декомпозиции. Рациональность декомпозиции оценивается на основании определения целостности: если де­композиция неудачна, системные и подсистемные понятия не­возможно увязать, между ними теряется преемственность, они неустойчивы и производят случайное впечатление.

Система (как целое) обладает особым, системным свойст­вом (свойствами), которого нет у подсистем (элементов) при любом способе декомпозиции.

Постулат декомпозиции систем. Анализ и синтез сложной системы управления осуществляется путем расчленения ее на подсистемы, располагаемые по уровням, причем подсистема на данном уровне является системой на нижележащем уровне и, в свою очередь, рассматривается как элемент вышележаще­го уровня. Принцип декомпозиции позволяет снизить уровень сложности исследуемой системы.

Значения свойств (характеристик) синтезируемой системы определяются в ходе многоуровневой процедуры выработки решений, начиная с рассматриваемых в рамках системы более высокого ранга, и кончая детальными свойствами (характери­стиками) ее элементов (подсистем).

Постулат автономности. С точки зрения постулата цело­стности, разнообразие декомпозиции помогает выявлению системных свойств. С точки зрения постулата автономности, большинство декомпозиций, а может быть все, кроме одной, отпадут.