САПР лекция 3

1.

Санкт-Петербургский государственный университет
телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ
И ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ

2.

Тема 3. Методы описания систем
Учебные вопросы:
1.
Методы описания систем
2.
Функциональное описание системы
3.
Морфологическое описание системы
2

3.

Литература
Основная литература:
1. Маликов, Р. Ф. Основы математического
моделирования. Учебное пособие для вузов
[Электронный ресурс] / Р. Ф. Маликов. - М. : Горячая
линия–Телеком, 2010. - 368 с. : ил. - ISBN 978-5-99120123-0 : Б. ц.
2. Вдовин, В. М. Теория систем и системный анализ
[Электронный ресурс] / В. М. Вдовин, Л. Е. Суркова, В.
А. Валентинов. - Москва : Дашков и К, 2018. - 644 с. :
ил. - ISBN 978-5-394-02139-8 : Б. ц.
3

4.

Контроль выполнения
ЗАДАНИЯ НА САМОПОДГОТОВКУ
Выполнить геометрическую интерпретацию
следующих понятий:
цель;
управление;
оптимальное (рациональное) управление;
свойство;
связь (внутренняя, внешняя);
среда;
структура системы;
подсистема;
развитие (совершенствование) системы.
4

5.

Учебный вопрос 1
МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ СИСТЕМ
5

6.

Методы описания систем
Описание системы — это систематизированная совокупность
сведений
об
определенную
изучаемой
группу
ее
системе,
свойств
которая
и
характеризует
представлена
в
определенном виде.
Методы описания:
функциональное описание;
морфологическое описание;
информационное описание;
генетико-прогностическое описание.
6

7.

Учебный вопрос 2
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ
СИСТЕМЫ
7

8.

Функциональное описание системы
Функциональное описание системы включает описание
функций, переменных и параметров, которые определяют
законы и эффективность функционирования системы.
Эффективность функционирования системы – это степень
соизмерения результата функционирования с затратами,
«какой ценой достигается поставленная цель».
Параметры
эффективности систем
Для вычислительной
системы:
быстродействие,
память
Для сети связи:
пропускная
способность,
помехоустойчивость
Для оператора:
скорость реакции,
устойчивость в
работе, концентрация
внимания
8

9.

Функциональное описание системы
9

10.

Функциональное описание системы
10

11.

Функциональное описание системы
11

12.

Функциональное описание системы
12

13.

Учебный вопрос 3
МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
СИСТЕМЫ
13

14.

Морфологическое описание системы
14

15.

Морфологическое описание системы
Состав и свойства элементов (P)
Элемент — это простейшая, неделимая часть системы.
Элементом будет подсистема, внутрь которой морфологическое
описание не проникает, т. е. неделимая частица для
соответствующего уровня рассмотрения системы.
Элементный
состав
Гомогенный
Гетерогенный
Смешанный
только однотипные
элементы
только разнотипные
элементы
однотипные и
разнотипные элементы
15

16.

Морфологическое описание системы
Элементы по
содержанию
Информационные
Энергетические
Вещественные
Смешанные
Информационные
элементы предназначены для приема,
запоминания и преобразования информации.
Энергетические
элементы предназначены для генерации,
приема, преобразования и передачи энергии.
Вещественные
элементы можно увидеть, они обладают
массой.
Смешанные элементы обладают одновременно свойствами
нескольких из перечисленных элементов.
16

17.

Морфологическое описание системы
Связи системы (V)
Связи системы – это отношения между элементами
системы, характеризующие их взаимодействие.
Связи по
содержанию
Информационные
Энергетические
Вещественные
Смешанные
17

18.

Морфологическое описание системы
Связи по
направлению
Прямые
Обратные
Нейтральные
передача
вещества,
энергии,
информации
управление
основа для
положительных и
отрицательных связей
Положительные
переход подсистем из
одного состояния в другое
Отрицательные
стабилизация процесса,
поддержание его на
заданном уровне
18

19.

Морфологическое описание системы
Структура (C)
Структура системы – это множество элементов и всех
возможных отношений между ними.
Структуры по
типу
Линейные
Иерархические
Многосвязные
Смешанные
19

20.

Морфологическое описание системы
Линейная структура – каждая вершина, кроме первой и
последней, связана с двумя соседними:
1
2
…
n
Иерархическая структура – все элементы, кроме верхнего и
нижнего уровней, обладают как командными, так и
подчиненными функциями управления:
20

21.

Морфологическое описание системы
Многосвязная
структура
–
управляющие
функции
распределены между всеми элементами или группами
элементов. Здесь функционирует лидирующая подсистема,
являющаяся управляющей по отношению к наибольшей части
подсистем:
Смешанные структуры объединяют рассмотренные типы
структур.
21

22.

Морфологическое описание системы
Межэлементные
отношения по
степени
устойчивости
Детерминированные
Вероятностные
(стохастические)
Хаотичные
В
детерминированных
структурах
отношения
между
элементами неизменны, стабильны либо изменяются по
некоторому определенному закону.
В вероятностных структурах взаимоотношения между
элементами определяются вероятностными (стохастическими)
законами.
В
хаотических структурах
элементами непредсказуема.
система
связей
между
22

23.

Морфологическое описание системы
Конфигурация (K) или топология системы – это
пространственное расположение элементов, их геометрические
свойства.
Конфигурации
по виду
Точечная
Линейная
(цепная)
Плоская
Объемная
Смешанная
точечная:
размеры по трем осям координат
минимальные размеры по отношению к системе;
имеют
линейная
децентрализованная
(цепная):
разомкнутая
структура без обратных связей;
плоскостная: развернута по двум координатам;
объемная: равномерно развернута во всех трех координатах;
смешанная: совмещаются разные виды конфигурации.
23

24.

Оптимизация систем (определения)
Определения
Операция – способ достижения поставленной цели.
Оперирующая сторона – участник операции, стремящийся
к достижению поставленной цели.
Управляемые переменные – выбираются из разрешенных
способов действия оперирующей стороны X.
Неуправляемые переменные - относительно которых
известно только множество Y (обычно это
способы
действия
противоборствующей
(воздействующей) стороны).
Случайные переменные – относительно которых известны
только вероятностные характеристики со
значениями, принимаемыми из области Z
(например, плотность вероятности f(z)).
24

25.

Оптимизация систем (определения)
Критерий эффективности – функция F(x,y,z), характеризующая
степень достижения поставленной цели.
Стратегия операции X – разрешенные способы действия
оперирующей стороны.
Принцип максимального правдоподобия – принимает такое значение
переменных Z, которое соответствует наиболее
вероятному, определяемому по плотности f(z).
Принцип Байеса – вычисляют математическое ожидание критерия
эффективности MF(x) = ‫