CC BY
53
т
ПУБЛИКАЦИЯ В ПОРЯДКЕ ОБСУЖДЕНИЯ
К ВОПРОСУ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СИНТЕЗА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Александров Илья Романович,
курсант, ВКА имени А.Ф.Можайского, г. Санкт-Петербург, Россия
Ледянкин Иван Александрович,
к.т.н., старший преподаватель, ВКА имени А.Ф.Можайского, г. Санкт-Петербург, Россия, lion16_8@mail.ru
Ключевые слова: структурно-функциональный синтез, автоматизированные системы управления.
Выявленную проблему можно решить путем применения разработанной методики структурно-функционального синтеза автоматизированных систем управления специального назначения па основе анализа вычислительных процессов. Целью структурно-функционального синтеза АСУ является повышение оперативности функционирования АСУ путем согласования структуры ее математического и программного обеспечения.
Под сценарием решения задачи управления вычислительного процесса в исследованиях понимается представленная в терминах некоторого языка структура вычислительного процесса (состав подпроцессов, очередность их решшзации, связи между ними), обеспечивающего решение глобальной задачи АСУ.
Рис. 1. Содержание процесса стратификации подсистем (слоев) автоматизированных систем управления специального назначения
Для определения структуры слоев и последующего выбора технического решения их реализации функциональные элементы, полученные в процессе синтеза, представляются в виде иерархии страт.
Такое представление позволяет решать задачу декомпозиции функциональных составляющих АСУ в иерархию информационно связанных моделей и перейти от функционального к структурному проектированию. Кроме того, стратификация проектируемой АСУ позволяет определить язык взаимодействия ее элементов. Логику таких действий будем обозначать «принципом функциональной координации», «принципом структурной координации» и «принципом лингвистической координации».
Данные принципы структурно-функционального синтеза АСУ СН позволяют решить задачи формирования системы требований, разработки технического задания, проектирования на основе последовательной реализации процессов функционального представления проектируемой АСУ в виде иерархии согласования вычислительного процесса со складывающейся обстановкой.
Методику структурно-функционального синтеза АСУ па основе анализа вычислительных процессов можно представить в виде следующих этапов (рис. 2);
1 этап. Совместная реализация принципов функциональной и лингвистической координации в результате которых осуществляется:
Инфарвгацвокныспридосы автимктншрованнызснетеч управления спсшмлыюго 1шнзч?иий
Pm.iiiuuihI pi I im j
фчгкишша.н.ний кмр.тинаини
- »■»и-и—шш«
PtJ.HI стрттгт}
РНДНИЦП припиши ГI Jth hJl, [Ы11ЧЕ Кои|Ш11||Щи
С
с с
Формирован к? снстсми шач ^швипфоию лтда
снаечы viipajLiciMH специального напичення
т
Patjufoita модели ф?и
системы чфлlutимя специального маиичини
н
Ш
D
Реализация нришгипа Л .1ИШ BHciii'iccicoM кчюршпашт
Формирование иерархический wmcjh (ортанншжониой иерархи»)
Формирование тыка улрашешга
ИЯ ИОисЙСТВМЙ И 01К.1ИКЧ1В СЛОеВ WUMH IBTOMITHIHpOUIIII CUCTCMU ЯЧНвЛСНМ С11гаиа.Т».Н0Г0
!
Формирование структурных молелен автоматизированной системы управлении
j
С
Специфика пня вотлеиствнн и откликов страт функциональных уровнен
Рис. 2. Методика структурно-функционального синтеза автоматизированных систем управления специального назначения на основе анализа вычислительных процессов
- представление проектируемой АСУ СП в виде функциональной многослойной иерархии решения задачи согласования вычислительных процессов АСУ со складывающейся обстановкой;
- выделение в сформированной иерархии уровней, связанных с реализацией таких функций, как самоорганизация, адаптация и выбор;
-формирование функциональной модели проектируемой АСУ СН;
- формирование спецификации информационного обмена между уровнями проектируемой АСУ СН.
2 этап. Совместная реализация принципов структурной и лингвистической координации в результате которых осуществляется:
- декомпозиция функциональных уровней на страты;
~ формирование спецификации информационного обмена между стратами функциональных элементов проектируемых АСУ.
Принцип структурной координации реализуется в процессе проектирования структур АСУ СН и может обеспечиваться использованием вертикальной (иерархической) и горизонтальной структуризацией группировок задач управления, распределенных между слоями функциональной иерархии.
T-Comm Том 1 1. #2-201 7
7Тл
У
3 этап. Расширенное описание модели проектируемой системы в виде:
- описания организационной иерархии;
- описания языка управления структурой вычислительного процесса.
Сущность методики структурно-функционального синтеза АСУ на основе анализа вычислительных процессов состоит в формировании структурно-функционального облика АСУ СН, учитывающего влияние согласования вычислительного процесса со складывающейся обстановкой.
Такой подход обеспечивает высокую производительность АСУ СИ, достигаемую за счет полного использования свойства естественного параллелизма решаемых задач, в сочетании с высокой технологичностью разрабатываемого математического и программного обеспечения.
Анализ структурно-функционального облика автоматизированных систем управления специального назначения
Существующие в настоящее время подходы к автоматизации процессов принятия человеко-машинных решений при управлении сложными объектами можно условно разделить на теоретико-игровые подходы, использующие методы теории статистических решений и семиотические подходы, использующие методы теории идентификации и планирования эксперимента. При теоретико-игровом подходе органу управления всегда известно множество взаимоисключающих решений и множество взаимоисключающих состояний ереды и объекта, так же в наличии должен находиться оценочный функционал, характеризующий оценку степени приемлемости принятых решений в терминах «выигрыша» или «проигрыша».
В семиотическом подходе, несмотря на возможность принятия решения в условиях наличия множественности способов разбиения системы «система специального назначения -среда» на классы состояний, а так же множественности методов управления, характер получаемых решении является качественным, что делает невозможным применение данного подхода в «чистом виде» в системах автоматизированного управления. Методы теории идентификации и планирования эксперимента могут быть применимы лишь в той мере, в которой возможно собирать статистику по реакциям объекта управления на управляющие воздействия.
Таким образом, необходим новый подход к решению задачи автоматизации управления системами специального назначения, необходимы новые методы и методики, обеспечивающие создание качественно новой автоматизированной системы управления (АСУ) специального назначения (СИ).
Техническая реализация АСУ СН предполагает построение ее структуры. При этом должен бы ть проведен структурный анализ системы и учтен фактор многоструктурности АСУ. В этом контексте структура АСУ понимается, как взаимосвязь технической, организационной, функциональной, коммуникационной, топологической, структур информационного, математического и программного обеспечения. Каждая из названных структур формируется из структуры целей и задач АСУ путем выбора наилучшего варианта на основе критериев качества.
Функциональная етрук!ура АСУ (К?) определяется структурой задач системы. Под функциональной структурой системы понимается структура, элементами которой являются функции (задачи) системы. Техническая структура системы образуется техническими элементами, Структура информа-
ПУБЛИКАЦИЯ В ПОРЯДКЕ ОБСУЖДЕНИЯ
ционного обеспечения (&) системы отражает различные элементы процесса обработки информации в системе, прохождение потоков данных между этими элементами и основные этапы хранения данных в системе. Коммуникационная структура (С$) образуется средствами коммуникации системы - элементами средств связи (каналами связи, приемопередающей аппаратурой и т. д.). Топологическая структура (ТР.ч) системы описывает расположение элементов системы в пространстве,
В обобщенном понимании математическое обеспечение включает общее и специальное математическое обеспечение. Общее математическое обеспечение системы представляет собой алгоритмы организации вычислительного процесса, контроля хода вычислений и функционирования системы.
Специальное математическое обеспечение включает в себя алгоритмы ОСНОВНЫХ функциональных задач системы, т. е. зависит от функциональной структуры системы. Алгоритмы реализуются в виде специального программного обеспечения вычислительного комплекса АСУ.
Таким образом, структура математического обеспечения (Ш) отражает состав и связи используемых в системе алгоритмов, математических моделей и методов, положенных в их основу.
Структура программного обеспечения (Рх) представляет собой общую схему, в которой особое внимание уделяется отдельным программным компонентам и взаимосвязям между ними.
Обоснование и разработка рациональной структуры математического и программного обеспечения затруднено наличием в предметной области проблемной ситуацией, при которой, полное математическое описание и последующая программная реализация всех алгоритмов решения функциональных задач управления затруднена с одной стороны временными и финансовыми ограничениями, а с другой стороны ограничениями функциональной структурой технических средств АСУ,
Организационная структура (Ог) состоит из вспомогательных элементов, обеспечивающих функционирование системы. Можно считать, что организационная структура является результатом согласования технической структуры и структуры математического и программного обеспечен и я с функциональной структурой системы.
Таким образом, несогласованность (рассогласование) функциональной структуры задач АСУ и структуры ее математического и программного обеспечения является одной из основных причин недостаточной эффективности управления многоцелевыми системами специального назначения. Одним из решений данной проблемы может явиться совершенствование существующего научно-методического аппарата структурно-функционального синтеза АСУ СН.
Литература
1. ЛеОяикин И. А. К вопросу повышения производительности многопроцессорных кластерных вычислительных систем II Наукоемкие технологии а космических исследованиях Земли. 2014. Т. 6. №4. С. 28-34.
2. Легкое К.Е.. Ледянкин И. А. Основные технические и технологические решения по построению интегрированной транспортной сети инфокоммуникационной системы специального назначения // Т-Сотт: Телекоммуникации и транспорт. 2013. Т. 7. № 6. С. 47-52.
Т-Сотт Уо1.1 1. #2-201 7
7ПТ
