Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Системный подход к конструированию авиационной приборной аппаратуры

 

Метод оптимального решения задачи проектирования системы, основанный на всестороннем целостном ее рассмотрении и изменении в процессе взаимодействия со средой, называется системным подходом. Каждый субъект системы является частью системы высшего ранга («большой системы»), но в то же время он может быть и большой системой для подсистем низшего ранга.

На рис. 2.1 приведена укрупненная схема структурного представления системы. Все субъекты низшего ранга наследуют системные принципы и конструкторско-технологические факторы от субъектов высшего ранга.

Представленная схема иллюстрирует основные принципы системности (системного подхода): принцип целостности, принцип структурности, принцип иерархичности и принцип взаимодействия с окружающей средой.

Принцип целостности опирается на определение системы как множества элементов (субъектов), находящихся в отношениях и связях друг с другом для функционирования с определенной целью. Целостность системы определяется как результат взаимодействия элементов целого при зависимости свойств и отношений между элементами от свойств целого. Другими словами, свойства целого наследуются его составными частями – элементами, взаимодействующими между собой и обеспечивающими функциональную и конструктивную законченность для реализации заданной цели.

Принцип структурности означает возможность описания системы (целого) через установление ее структуры, то есть сети связей и отношений системы,

отражающих функционирование системы как результат поведения и состояния ее элементов.

Принцип иерархичности означает, что каждый элемент (часть) целой системы, в свою очередь, может рассматриваться как система, а исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого уровня.

Принцип взаимодействия системы и среды отражает роль окружающей среды как условия существования и функционирования системы.

Перечисленные системные принципы используются начиная с формирования облика системы (стадия технического предложения) и до детальных разработок технического проекта. Системный подход необходим для решения задач формализации, разработки моделей, оптимизации. Целостное представление системы служит средством формирования области существования вариантов ее реализации. Совокупность функциональных свойств системы, определяемых техническим заданием, передается ее элементам в виде системных принципов построения и взаимодействия. Помимо этого элементы системы наделяются «приобретенными» свойствами целого (системы), получаемыми при проведении анализа путей реализации конструкторско-технологических, надежностных и других требований. Это свойства надежности, массогабаритные, защиты от внешних воздействующих факторов, технологичности и др.

Принцип иерархичности построения авиационной приборной системы иллюстрируется рис. 2.2, где показан фрагмент системной иерархии летательного аппарата. Здесь уровни иерархии и их звенья (элементы) разбиты по функциональной значимости решаемых задач, обеспечивающих выполнение основной целевой функции летательного аппарата и основных функций подсистем низшего ранга. Каждый уровень иерархии имеет свое обозначение St и группу данных Dl, где

l = 0, 1, 2, 3 ... – уровень иерархии, начиная с нулевого, соответствующего функциям элементной базы приборной аппаратуры. Представленная схема не является функциональной или конструктивной иерархией приборной аппаратуры, которые будут рассмотрены в последующих разделах. Группа данных l-го уровня иерархии состоит из совокупности данных на каждое j-ое звено уровня, то есть

,
где n – число звеньев l-го уровня. В свою очередь группа данных может быть разбита на четыре подгруппы: условия X; ограничения на структуру и параметры проектируемой системы ; показатели качества системы К; ограничения на показатели качества .

К условиям X работы системы относятся характеристики полезных сигналов и сообщений, возможных помех, условия эксплуатации.

К ограничениям на структуру и параметры системы относятся ограничения класса систем, числа каналов, вида элементной базы, метода конструирования и т.п.

В группе К = {К1, К2,..., Кi, ... Кm} представлена совокупность частных показателей качества или числовых характеристик системы, которые связаны с ее качеством строго монотонной зависимостью: чем больше (меньше) Кi, тем лучше система при прочих разных условиях.

Ограничения , накладываемые на величины показателей качества К1, ... Кm, могут быть следующих типов: равенства Кi,= Кi0, неравенства Кi Kiдоп и связи Фj(K1,...,Km) £ 0.

Система S, удовлетворяющая совокупности {X, } называется допустимой, и таких систем может быть множество. Система, удовлетворяющая совокупности {X, , } называется строго допустимой. Их тоже может быть множество, но меньше, чем первых. Наконец, система, обладающая наилучшим (наименьшим или наибольшим) значением вектора показателей качества К при всех остальных требованиях, считается оптимальной. Для ее определения необходимо выбрать критерий оптимальности (или критерий предпочтения), то есть выбрать, какое значение вектора К (или представление его в скалярной форме Кi) считать лучшим.

Одной из основных операций системного анализа является определение границ системы и структурных составляющих. Цель, вытекающая из постановки проблемы, дает ориентир для отбора того, что должно войти в систему и что образует окружающую среду. В систему включают конечное число элементов, которые необходимы для выполнения целевой задачи и элементы, необходимые для обеспечения качественного функционирования системы в целом.

Исходя из этого, можно представить границу между разрабатываемой системой и окружающей средой. Например, рассматривая конструкцию бортового приборного оборудования как систему, следует принять, что внешней средой будут с позиции эксплуатации внешние влияющие факторы (механические, климатические и др.), а с позиции изготовления – условия производства (технологические факторы). Следовательно, при определении границ системы необходимо учитывать факторы, воздействующие на нее [2,6,27].

Границы структурных составляющих определяются сложностью системы, функциональными задачами, принципами функционально-модульного подхода к конструированию, а также входами от окружающей среды.

Описанные возможности системного подхода как методологического приема, используемого при проектировании системы, исследовании ее свойств, на этом не исчерпываются. Наряду с проблемами построения системы, определения ее структуры и связей важной является проблема исследования функционирования. В эту область исследования входят такие понятия, как функция, состояние (и его производные – стабильность, устойчивость, равновесие), поведение и управление системой.

При разработке конструкции решение задачи обеспечения надежности является одной из важнейших. В основе решения этой задачи лежат исследования зависимости состояния всей системы от состояния ее частей и, наоборот, зависимость состояния частей от состояния всей системы.

Состояние системы из двух структурных составляющих с учетом взаимного воздействия подсистем может быть представлено множеством параметров структурных составляющих и параметров взаимосвязи между ними

РАВ = {РАн , РВн, Рсв},

где Р* – определенные значения параметров подсистем, при которых имеет место оптимальное состояние системы.

Рассмотрим систему, состоящую из трех структурных составляющих А, В, С (рис. 2.3), которые характеризуются определенными параметрами. Между составляющими имеются взаимосвязи 1, 2, 3, которые также характеризуются определенными параметрами. Необходимо установить состояние такой системы или выявить оптимальное ее состояние по принятому (заданному) критерию Представим, что рассматриваемая система состоит из трех подсистем АВ, ВС, АС, каждая из которых образуется двумя структурными составляющими и соответствующей взаимосвязью. Состояние рассматриваемой системы

РАВС = {РАВ, РВС, РАСсв1 св2 , Рсв3}. (2.2)

В свою очередь состояние подсистемы может быть представлено по аналогии с выражением (2.1) следующим образом:

РАВ = {РАн, РВн, Рсв1};

РВС = {РВн, РСн, Рсв2}; (2.3)

РАС = {РАн, РСн, Рсв3}.

Объединяя выражения (2.2) и (2.3), получим:

РАВС = {РАн, РВн, РСн, Рсв1, Рсв2, Рсв3} . (2.4)

 

В проведенном анализе состояния системы учитываем только такие взаимосвязи, которые выражают непосредственное воздействие структурных составляющих. Такие взаимосвязи будем называть непосредственными. В то же время в рассматриваемой системе между структурными составляющими могут иметь место и взаимосвязи другого вида, которые проявляются посредством участия дополнительных структурных составляющих. Например, подсистема А воздействует на подсистему В посредством подсистемы С (то есть имеет место связь 2-С-3, или, при рассмотрении влияния подсистемы В на подсистему А – связь 3-С-2). Такого вида связи будем называть опосредованными, и применительно к рассматриваемой системе они могут быть представлены определенными параметрами. Между составляющими А и В опосредованная взаимосвязь может быть представлена параметрами св1, Рсв2, Рсв3} между составляющими В и С, А и С опосредованные взаимосвязи могут быть представлены соответственно:

 

св1, РАФ, Рсв2} , {Рсв1, РВФ, Рсв3}.

Опосредованные связи включают параметры структурных составляющих системы, которые принимаются в фиксированном состоянии, а также параметры непосредственных взаимосвязей.

Применительно к решению задач конструирования можно принять, что опосредованные связи, направленные в разные стороны, в большинстве случаев представляют собой взаимосвязи, то есть взаимное влияние составляющих описывается одним законом.

Таким образом, параметры, характеризующие состояние системы из трех структурных составляющих с учетом непосредственных (2.4) и опосредованных взаимосвязей, могут быть определены как:

РАВС = {РАн, РВн, РСнАФ, РВФ, РСФ, Рсв1, Рсв2, Рсв3}

В общем виде состояние системы со структурными составляющими М, N, ..., R и непосредственными взаимосвязями 1, 2, ..., n можно представить:

РM,N,..R = {Р, Р,...,РRн, Р, Р,.... Р, Рсв1, Рсв2,..., Рсв n}.

Следовательно, состояние системы с числом структурных составляющих более двух зависит не только от начального состояния составляющих и непосредственных взаимосвязей, но и от фиксированного состояния составляющих, принимаемых при определении опосредованных взаимосвязей

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...