21808

Концептуальные понятия теории систем и системного анализа

Лекция

Финансы и кредитные отношения

Основными задачами системного анализа являются: задача декомпозиции представление систем из подсистем состоящих из элементов; задача анализа определение свойств систем или окружающей среды определение закона преобразования информации описывающего поведение системы; задача синтеза по описанию закона преобразования информации построить систему.1 Понятие системы Множество элементов А системы S можно описать в виде: где i=ый элемент системы: число элементов в системе.2 Элемент системы Отсюда систему можно...

Русский

2013-08-03

124.5 KB

3 чел.

Л2 Концептуальные понятия теории систем и системного анализа 

 

Вопросы:

2.1 Задачи системного анализа

2.2 Основные понятия теории систем

2.3 Основные положения системного анализа

2.4 Принципы и структура СА

Литература

1 Анфилатов В.С. и др. Системный анализ в управлении. – М.: Финансы и статистика, 2003 г. – стр.19-41.

В процессе создания АС необходимо полно и объективно представить объект автоматизации. Это значит необходимо описать его внутреннюю структуру, объясняющую причинно-следственные законы функционирования, что позволит предсказать, а значит управлять его поведением.

Принятие решений в АСУ осуществляется на основе общих закономерностей функционирования и свойствах систем с управлением, являющихся предметом изучения системного анализа.

2.1 Задачи системного анализа

Системный анализ – это методология решения проблем, основанная на структуризации систем и количественном сравнении альтернатив.

В системном анализе используется математический аппарат общей теории систем, а также качественные и количественные методы математической логики, теории эффективности, теоретической информатики, структурной лингвистики, теории множеств методов искусственного интеллекта, методов моделирования.

Применение системного анализа в теории принятия решений дает возможность выделить перечень и указать методику выполнения взаимосвязанных задач, позволяющих не упустить важные связи и свойства объекта автоматизации.

Основными задачами системного анализа являются:

  •  задача декомпозиции – представление систем из подсистем, состоящих из элементов;
  •  задача анализа – определение свойств систем или окружающей среды (определение закона преобразования информации, описывающего поведение системы);
  •  задача синтеза – по описанию закона преобразования информации построить систему.

В рамках каждой задачи выполняются частные процедуры.

Декомпозиция включает, как правило, две процедуры – наблюдение и измерение.

В задачах анализа и синтеза выделяются процедуры оценки свойств и алгоритмов, реализующих заданный закон преобразования информации.

Таким образом, в основе системного анализа как науки лежат определенные понятия и принципы проведения анализа систем.

2.2 Основные понятия теории систем

Под системой в общем случае понимают совокупность элементов и связей между ними, обладающих определенной целостностью

Элемент – некоторый неделимый объект (материальный, энергетический, информационный), обладающий рядом свойств и реализующий в системе определенный закон функционирования.

Рисунок 2.1 – Понятие системы

Множество элементов А  системы S можно описать в виде:

где      - i=ый элемент системы:

           - число элементов в системе.

Каждый элемент характеризуется m конкретными свойствами  z , z, z,… (вес, температура, которые определяют его в данной системе однозначно.

Под свойством понимают величину, обусловливающую сходство или отличие объектов и проявляющуюся при взаимодействии с другими объектами. Свойства объекта отражаются характеристиками и представляются в виде закона функционирования.

Совокупность всех m свойств называется состоянием элемента;

Рисунок 2.2 Элемент системы

Отсюда систему можно рассматривать как кортеж

Соотношение (  ,  ) назыают уравнениям наблюдения и уравнением состояния системы соответственно.

Классификация систем

Таблица     Классификация систем

Признаки

Классы

Природа элементов

Физические

Абстрактные

происхождение

Естественные

Искусственные

Степень сложности

Простые

Сложные

Большие

Изменчивость свойств

Статические

Динамические

Характер поведения

С управлением

Без управления

По наличию случайной функции

Детерминированные

Стохастические

В зависимости от типа X, Y, Z

Непрерывные

Дискретные

По взаимодействию с внешней средой

Открытые

Закрытые

Деление систем на физические и абстрактные позволяет различать реальные системы и системы, являющиеся моделями реальных. Для реальных может быть построено множество систем-моделей, различающихся по цели моделирования и по требуемой степени детализации. Например, реальная ЛВС для программиста –совокупность программного, математического и информационного обеспечения, для электроника, совокупность технических средств, их исправное или неисправное состояние, для хакера – совокупность объектов, подлежащих разведке, подавлению, уничтожению.

Сложные системы отличаются от простых наличием трех основных признаков: робастность, наличием неоднородных связей и эмерджентностью.

Робастность – способность сохранять частичную работоспособность при отказе отдельных элементов.

В сложных системах кроме значительного количества элементов имеют место различные по типу связи – структурные, функциональные, информационные, пространственно- временные.

Эмерджентность (целостность) – это свойство системы, которое принципиально не сводится к сумме свойств её элементов.

Понятие открытости систем конкретизируется для каждой предметной области. В области информационных систем открытыми называются программно-аппаратные комплексы, которым присущи следующие свойства:

  •  мобильность (программный комплекс (ПК) переносим на различные аппаратные платформы и в различные операционные системы;
  •  стандартность (ПК соответствует определенному стандарту независимо от конкретного разработчика);
  •  наращиваемость (ПК обеспечивает включение новых программных и аппаратных средств независимо от конкретного разработчика;
  •  совместимость (ПК имеет возможность взаимодействовать с другими комплексами на основе развитых интерфейсов с прикладными задачами в других системах.

В отличии от открытых замкнутые системы изолированы от среды – не оставляют свободными входных компонентов ни у одного из своих элементов. Пример – сети для обработки конфиденциальной информации.

2.3 Основные положения системного анализа

Система декомпозируется на элементы не сразу, а последовательным разделением на подсистемы.

Подсистема – это часть системы, выделенная по определенному признаку, обладающая некоторой самостоятельностью и допускающая разложение на элементы.

Последовательная декомпозиция системы в глубину приводит к иерархии подсистем, нижним уровнем которой является элемент. Примером декомпозиции является структура программы на языке Паскаль. (тело основной программы включает модули – подсистемы первого уровня, модули включают функции и процедуры – подсистемы второго уровня, процедуры включают операторов – элементы системы.

Характеристика – это отражение некоторого свойства элемента системы. Характеристика   задается кортежем

Характеристики делятся на количественные и качественные в зависимости от типа отношений на множестве их значений.

если на множестве значений заданы метризованные отношения с указанием степени количественного превосходства, то характеристика является количественной. Пример, размер экрана по диагонали (см.) и максимальное разрешение (ПК)являются количественными характеристиками мониторов.

Если пространство значений не метрическое, то такая характеристика называется качественной. Например, такая характеристика монитора, как комфортность разрешения, хотя и измеряется в пикселях, является качественной (мерцание , резкость).

характеристики элемента являются зависимыми переменными и отражают свойства элемента. одна из основных целей системного анализа – выявление внутренних свойств системы, определяющих её поведение.

Формально свойства представляются в виде закона функционирования.

Законом функционирования называется зависимость

Оператор   отражает поведение элемента , оцениваемый по степени достижения цели его функционирования.  

Цель ситуация или область ситуаций, которая должна быть достигнута при функционировании системы за определенный промежуток времени.

Закон функционирования отражает цель системы управления. Цель задается требованиями к показателям результативности, ресурсоемкости и оперативности функционирования системы. Цель для системы определяется старшей системой, в которой рассматриваемая система является элементом.

Показатель – характеристика, отражающая качество или целевую направленность системы.

Важным для описания систем является понятие алгоритма функционирования     , под котрам понимантся метод получения выходных характеристик с учетом        

Наличие нескольких алгоритмов достижения поставленной цели для системы с одним и тем же законом функционирования приводит к необходимости оценки систем по качеству и эффективности функционирования.

Качество – совокупность свойств объекта, обусловливающих его пригодность для использования по назначению.

Эффективность – степень приспособленности системы к достижению цели.

Критерий эффективности – обобщенный показатель и правило выбора лучшей системы.

Состояние

Z(t)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19111. Динамические характеристики измерительных систем 245 KB
  Лекция № 7. Динамические характеристики измерительных систем Импульсная характеристика системы. Импульсной характеристикой стационарной измерительной системы описываемой оператором называют функцию являющуюся откликом системы на входной сигнал в виде функци...
19112. Модуляция сигналов в измерительных системах 185.5 KB
  Лекция № 8. Модуляция сигналов в измерительных системах Информационные преобразования в аналоговых блоках измерительных систем осуществляются над сигналами имеющими различные информативные параметры или другими словами над сигналами с различными видами модуля...
19113. Первичные преобразователи систем измерения физических величин 113.5 KB
  Лекция № 9. Первичные преобразователи систем измерения физических величин Эффективное управление сложными техническими объектами атомные электростанции объекты топливноэнергетического комплекса и пр. автоматизация технологических процессов дальнейшее разви...
19114. Пьезоэлектрические преобразователи 246 KB
  Лекция №10. Пьезоэлектрические преобразователи Пьезопреобразователи электромеханические преобразователи принцип действия которых основан на пьезоэлектрическом эффекте явлении возникновения электрической поляризации под действием механических напряжений. Е
19115. Пьезоэлектрические преобразователи, метод электромеханических аналогий 207.5 KB
  Лекция №11. Пьезоэлектрические преобразователи продолжение Так как пьезоэлектрический преобразователь представляет собой электроакустическую систему в которой электрические и механические характеристики взаимосвязаны то используя метод электромеханических ...
19116. Тензорезисторные методы измерения деформаций 234.5 KB
  Лекция №12. Тензорезисторные методы измерения деформаций Измерение деформаций в объектах контроля осуществляют тензометрами приборами для измерения деформаций. Часто в тензометрах в качестве первичного измерительного преобразователя используют тензорезисторы. ...
19117. Емкостные преобразователи 203 KB
  Лекция №13. Емкостные преобразователи Емкостный преобразователь представляет собой конденсатор электрические параметры которого изменяются под действием входной величины. Конденсатор состоит из двух электродов к которым подсоединены выводные концы. Пространство...
19118. Индуктивные измерительные устройства 263.5 KB
  Лекция №14. Индуктивные измерительные устройства Индуктивный преобразователь представляет собой катушку индуктивности полное сопротивление которой меняется при взаимном относительном перемещении элементов магнитопровода под влиянием измеряемого параметра. По п
19119. Электромагнитные измерительные преобразователи 214.5 KB
  Лекция №15. Электромагнитные измерительные преобразователи К классу электромагнитных преобразователей помимо рассмотренных индуктивных датчиков относят близкие им по принципу действий взаимоиндуктивные трансформаторные вихретоковые и индукционные преобразо...