Следующий
раздел!
Предыдущий
раздел! Следующий
раздел!
Иерархия сложной автоматизированной системы управления определяется необходимостью структурирования управления в сложной системе с целью получения ограниченного конструктивного множества возможных решений, из которых и выбирается лучшее. Именно это решение затем реализуется в системе в виде децентрализованных и согласованных управлений различного уровня ответственности.
Представление исходной сложной системы управления в виде иерархической системы выполняется, как правило, на основе функциональной декомпозиции системы.
Необходимо отметить, что иерархичность как свойство системы приводит к следующим принципиальным особенностям системы. Во-первых, система представляется в виде совокупности соподчиненных подсистем различных уровней иерархии. Во-вторых, подсистемы более высокого уровня иерархии используют при принятии решений агрегированные (обобщенные) координаты, являющиеся функциями выходных координат подсистем более низкого уровня иерархии и формируют директивные управления для этих подсистем. Недоступность полного вектора состояния подсистем нижнего уровня иерархии для подсистемы верхнего уровня является принципиальной особенностью иерархической системы управления. Важным здесь является то, что верхний уровень иерархии формулирует в терминах агрегированных координат для нижнего уровня цель управления - целевую функцию и выбирает агрегированное управление такое, чтобы эта цель была достигнута. Решение задачи на верхнем уровне не полностью определяет состояние системы, т.к. оно сформулировано в терминах агрегированных координат.
Чтобы определить вектор состояния исходной системы полностью, используется нижний уровень управления. Цель управления на нижнем уровне формулируется в терминах исходных переменных, но управление остается тем, которое определено на верхнем уровне в терминах обобщенных координат. Это означает, что решения подсистемы верхнего уровня обязательны для исполнения на нижнем уровне иерархии. Следствие этого - иерархическая архитектура системы управления всегда сужает класс допустимых управлений как за счет работы с агрегированными координатами, так и за счет структурных ограничений. Исключение части допустимых управлений является принципиальной особенностью иерархической организации системы управления.
Распределенность, как свойство сложной системы, обеспечивает наилучшее согласование топологии системы управления с принципами организационно-технологического управления территориально и функционально распределенным объектом управления и исключает в системе циркуляцию избыточной информации при ее параллельной и асинхронной обработке в реальном масштабе времени. При этом, наиболее рационально обеспечивается доступность для каждого потребителя предварительно подготовленной и отформатированной информации. Распределенность, кроме того, позволяет наиболее эффективно осуществить в системе различные формы избыточности, с целью обеспечения необходимого уровня надежности.
Распределенные системы управления являются, как правило, эргатическими системами, процесс управления в которых осуществляется совместно человеком-оператором (управленческим персоналом, экипажем, командой и т.д.) и техническими средствами различными по функциональному назначению и принципам действия.
Участие человека в процессе управления влечет за собой множество особенностей системы и требует (на стадии проектирования системы) решения задач технической эргономики с целью создания наиболее комфортных условий для выполнения человеком - оператором функциональных задач в условиях информационных и психофизиологических перегрузок при дефиците времени на принятие решений. В условиях функционирования - эргатическая система управления должна постоянно идентифицировать физиологическое состояние человека - оператора и его способность решать поставленные функциональные задачи. При временной перегрузке человека - оператора и, как следствие, неспособности человеком выполнять функциональные задачи в полном объеме, эргатическая система должна передавать часть функциональных задач на решение средствам автоматики с целью согласования поведенческих, технологических и организационно - экономических аспектов управления. Перераспределение функциональных задач в процессе управления вызывается необходимостью сохранения управляемости системы при информационных и психофизиологических перегрузках человека и может приводить к некоторому снижению качества управления.
Задача идентификации физиологического состояния человека и его способности решать поставленные функциональные задачи в эргатической системе управления относится к классу плохо обусловленных (слабо структурированных) задач, решение которых в настоящее время осуществляется с использованием экспертных систем.
Участие человека в процессе управления требует решения еще одной чрезвычайно важной задачи - задачи поддержания необходимой квалификации и навыков управления обслуживающего персонала. Дело в том, что при чрезмерной автоматизации процесса управления и, как следствие этого, недостаточно интенсивной работе человека - оператора снижаются его профессиональные навыки, что приводит при возникновении нештатных ситуаций к авариям. Задача поддержания необходимой квалификации персонала решается в эргатических системах введением в систему управления профессиональных тестов и контрольных задач, имитирующих предаварийные и аварийные ситуации в системе. Анализ профессиональных действий человека - оператора, выполняющего эти задачи, осуществляется системой управления и документируется. На основе этого анализа для каждого участника управления формируются новые тесты и контрольные задачи, учитывающие ошибки, допущенные именно этим оператором.
Рассматриваемый класс сложных систем управления функционирует, как правило, в условиях неполноты и недостоверности информации о координатах и параметрах системы, неопределенности некоторых оценок и показателей. Это делает необходимым разработку системы управления в виде интеллектуальной системы, в которой совмещается интеллект профессионала оператора и искусственный интеллект экспертной системы, являющейся частью интеллектуальной системы. Совмещение интеллектов в одной системе приводит к необходимости решения проблемы: кому в каждой сложившейся ситуации следует отдать предпочтение - экспертной системе или оператору. Решение этой проблемы связано с оценкой квалификации оператора, осуществляющего управление в системе. Если квалификация исполнителя выше, то экспертная система выдает рекомендации, которые учитываются оператором при принятии решения по управлению системой. Система управления выполняется в этом случае как система принятия решений. В противном случае - принятие решения осуществляет экспертная система. Учитывая, что в системах управления работают профессионалы высокой квалификации, системы управления проектируются и выполняются как системы принятия решений.
Рассматриваемые системы управления являются, как правило, непрерывно-дискретными системами, т.е. системами, вектор состояния которых может изменяться "скачком" в дискретные моменты времени. Мгновенное изменение вектора состояния системы может быть вызвано как появлением дискретного события, так и при выполнении определенных условий при взаимодействии непрерывных координат. Изменение вектора состояния в зависимости от некоторого параметра, определяющего характеристики системы, определяется как процесс. Для рассматриваемого класса систем - динамических непрерывно-дискретных систем в качестве такого параметра выбирается время. С учетом этого замечания, процесс управления P определяется как ориентированная во времени конечная или бесконечная последовательность дискретных событий, разделенных непрерываемыми промежутками времени t. Процесс всегда ассоциируется с каким - либо объектом, входящим в систему, и выступает в связи с этим как средство функциональной декомпозиции системы. Формально процесс управления задается перечислением (кортежем) :
P = {t0 , X , T , t },
где t - время, параметр процесса; t0 - время активизации процесса; Х(t) - вектор состояния процесса; T = {ti, i Î IT } - протокол (трасса) процесса, т.е. множество моментов времени, в которые происходят события, вызывающие изменения состояния функциональных задач и, как следствие этого, дискретные изменения вектора состояния процесса. Параметры процесса t0, Х, Т - зависят от состояния системы S(t). В связи с этим, процесс управления в распределенной системе управления является нестационарным и недетерминированным объектом и классифицируется как векторный асинхронный параллельный процесс реального времени.
Предыдущий
раздел! Следующий
раздел!
