7

СОДЕРЖАНИЕ

• 1. В чем отличие замкнутых и разомкнутых систем управления? 2
• 2. В чем суть модельного подхода к автоматизации проектирования экономической информационной системы? 6
• 3. Что значит понятие «предикат»? 10
• Список используемой литературы 13

1. В чем отличие замкнутых и разомкнутых систем управления?

Прежде чем говорить об отличиях замкнутых и разомкнутых систем управления, рассмотрим что такое система управления.

Процессы управления присущи как живой, так и неживой природе. С управлением мы сталкиваемся в своей жизни повсеместно. Это и государство, которым управляют соответствующие структуры; это и ЭВМ, работающая под управлением программы, и т.д.

Совокупность объекта управления (ОУ), управляющего органа (УС) и исполнительного органа (ИС) образует систему управления, в которой выделяются две подсистемы: управляющая подсистема (УО и ИС) и управляемая подсистема (ОУ). В процессе функционирования этой системы управляющий орган (УО) получает осведомляющую информацию о текущем состоянии объекта управления (ОУ) и входную информацию о том, в каком состоянии должен находиться объект управления. Отклонения объекта управления от заданного состояния происходят под воздействием внешних возмущений. Результатом сравнения информации в управляющем органе является возникновение управляющей информации, которая воздействует на исполнительный орган (ИС). На основе информации исполнительный орган вырабатывает управляющее воздействие, которое ликвидирует отклонение в объекте управления.

Наиболее сложным звеном в системе управления является управляющий орган. Здесь степень сложности определяется количеством выполняемых функций, т.е. управляющий орган должен уметь производить наибольшее разнообразие действий. Это естественно, так как на любое состояние объекта управления управляющий орган должен отреагировать соответствующим образом, своевременно обработав поступившую в него информацию и выработав управляющую информацию.

Для функционирования системы управления необходима информация. Существует три ее потока:

1) Информация сообщает управляющему органу о множестве возможных состояний объекта управления и управляющего органа, а также о том, в каком из состояний должен находиться объект управления при заданных внешних условиях.

2) Это информация обратной связи. Понятие обратной связи является фундаментальным в теории управления. В общем случае под обратной связью понимают передачу воздействия с выхода какой-либо системы обратно на ее вход. В системах управления обратная связь является информационной, и с ее помощью в управляющую подсистему поступает информация о текущем состоянии управляемой подсистемы.

3) Третий информационный поток - это информация, возникшая в результате обработки в управляющем органе информации первых двух потоков и управляющая работой исполнительного органа.

Очень важным компонентом входной информации является информация о цели управления, либо управление бессмысленно, если не направлено на достижение определенной цели. Если управление наилучшим образом соответствует поставленной цели, то такое управление называется оптимальным. Критерием оптимальности управления является некоторая количественно измеряемая величина, отражающая цель управления. Математическая запись критерия оптимальности носит название целевой функции. При оптимальном управлении значение достигает экстремума (максимума или минимума в зависимости от критерия оптимальности).

Ярко выраженный целевой информационный характер управления подтверждается его определением: управление есть процесс целенаправленной переработки информации.

В зависимости от того, в какой системе (простой, сложной, большой) производится управление, различают системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные информационные системы.

Как правило, САУ используются в технических системах, и в качестве управляющего органа (УО) используется компьютер, который с помощью программы выдает результат обработки информации, обычно физический сигнал. Сигнал управления (Ч), который через преобразователь (Пр1) приводит в действие исполнительный орган (ИО), возвращающий объект управления (ОУ) в заданное программой компьютера состояние. Состояние ОУ, меняющееся под воздействием внешних возмущений определяет значение сигнала обратной связи (I), которое через преобразователь (Пр2) поступает в компьютер (УО). Преобразователи необходимы для изменения природы проходящих через них сигналов, так как элементы системы могут быть различны по своей физической сути.

Автоматическое управление осуществляется, как правило, в простых системах, в которых заранее известны описание объекта управления и алгоритм управления им.

По принципу управления системы автоматического управления могут быть разомкнутыми и замкнутыми. В замкнутых системах (рисунок 1) реализуется идея обратной связи, благодаря которой информация об отклонении управляемого объекта от заданного состояния позволяет выработать воздействие, возвращающее объект в это состояние.

Рисунок 1. Замкнутая система управления.

По каналу прямой связи передаются сигналы (команды) управления, вырабатываемые в управляющем органе. Подчиняясь этим командам, управляемый объект осуществляет свои рабочие функции. В свою очередь, управляемый объект соединен с управляющим органом каналом обратной связи, по которому поступает информация о состоянии управляемого объекта. В управляющем органе эта информация используется для выработки новых сигналов управления, направляемых к управляемому объекту.

Рассмотрим простейший пример управления - поддержание постоянно заданной температуры в электрической печи (или термостате). Выполняя эту задачу вручную (без применения средств автоматики), человек должен: 1) наблюдать за показаниями термометра, 2) сравнивать эти показания с заданной температурой и 3) при наличии разности между заданным и наблюдаемым значениями передвигать ползунок регулируемого реостата, изменяя силу тока и температуру электронагревательного прибора таким образом, чтобы эта разность стремилась к нулю.

Структура автоматической системы, предназначенной для решения такой задачи, сводится к схеме, изображенной на рисунке 2.

Рисунок 2. Автоматическая замкнутая система управления.

Датчик (измерительный орган) измеряет величину, подлежащую регулированию (температуру) и преобразует ее в другую величину, более удобную для использования в управляющем органе. Последний воспринимает эту информацию, сравнивает ее с заданным значением и при наличии расхождения передает соответствующую команду на исполнительный орган, который и восстанавливает заданное значение регулируемой величины (в нашем случае - температуры). В качестве исполнительных органов используются устройства, непосредственно воздействующие на технологический процесс (двигатели, электромагниты и т.п.).

Такие системы представляют собой типичный пример систем автоматического регулирования.

Но управление не всегда происходит по замкнутой схеме. Например, светофор не может воспринимать текущую информацию. Он только выдает управляющее воздействие. Такой процесс называется разомкнутой системой управления.

В разомкнутых системах измеряется возмущение, отклоняющее объект от заданного состояния, и вырабатывается воздействие, компенсирующее возникшее возмущение. Такая система не способна длительное время управлять неустойчивым объектом.

2. В чем суть модельного подхода к автоматизации проектирования экономической информационной системы?

Автоматизированные системы появились практически с первыми ЭВМ и прошли достаточно долгий путь развития. Опыт их создания показал, что все стадии проектирования являются чрезвычайно трудоемкими. Поэтому, естественно, не прекращаются работы по созданию методов и средств автоматизации проектирования ЭИС. Сформировались четыре подхода к автоматизации процессов создания проектных решений: элементный, подсистемный, объектный и модельный.

Элементный подход предполагает использование типовых проектных решений по отдельным функциональным задачам управления.

Подсистемный подход использует накопленный опыт разработок по проектированию функциональных подсистем (планированию, учета, анализа и т.д.).

При объектном подходе используются типовые решения для целого класса объектов.

К сожалению, эти подходы оказались малоэффективными, так как требуют значительных доработок, связанных с непохожестью конкретного реального предприятия на типовое, к которому привязаны типовые проектные решения. Кроме того, первые три подхода позволяют ускорить только третью стадию создания ЭИС - рабочее проектирование. Самыми же трудоемкими стадиями являются предпроектный анализ и техническое проектирование.

Модельный подход к автоматизации проектирования является наиболее перспективным и базируется на тех же принципах, что и автоматизированная информационная технология. Это позволяет модельный подход рассматривать как информационную технологию автоматизации проектирования ЭИС (экономические информационные системы), поскольку автоматизация любого процесса, будь то проектирование или управление, предполагает наличие контура информационной технологии. Сутью модельного подхода является последовательное преобразование управления: от общей математической модели управления до алгоритмической модели решаемой функциональной задачи. На рис.3 приведена укрупненная схема такой последовательной декомпозиции и преобразования моделей в процессе проектирования ЭИС.

тп рп

ОММУ ЧММУ км ам

7

Рисунок 3. Последовательность преобразования моделей.

Основой здесь является общая математическая модель управления (ОММУ), отражающая критерий и целевую функцию управления с учетом налагаемых на объект управления ограничений. В результате предпроектного анализа (ПА) общая модель управления декомпозируется на частные математические модели управления (ЧММУ) объектом, отражающие частные задачи управления и их цели. Техническое проектирование (ТП) включает в себя концептуальное (КП) и логическое проектирование (ЛП). Концептуальный проект позволяет из частных моделей управления создать содержательный образ (концептуальную модель (КМ)) проектируемой автоматизированной системы, а результатом логического проектирования являются алгоритмические модели (АМ) решаемых в системе задач управления. Физическое проектирование (ФП) дает рабочий проект (РП) программно-аппаратной реализации информационной технологии в ЭИС.

Такая последовательность преобразований моделей может быть реализована процессами и средствами информационной технологии. На физическом уровне автоматизированное проектирование ЭИС производится проектировщиком с помощью АРМ, включающего компьютер с соответствующим базовым и проблемно-ориентированным программным обеспечением.

Последовательность автоматизированного проектирования информационной технологии в ЭИС показана на рис.4.

7

Рисунок 4. Последовательность автоматизированного проектирования ЭИС при модельном подходе.

Общая математическая модель управления объектом является базой для разработки модели предметной области (МПО), отображаемой комплексом функциональных задач (КФЗ) управления. Выделенные из общей модели управления модели представляются отдельными функциональными задачами, что является основным результатом предпроектного анализа. Концептуальное проектирование осуществляется на основе созданных частных моделей управления, содержание которых позволяет разработать концепции организации информационных процессов (КОП) и создать концептуальную модель системы управления. Содержательная (концептуальная) модель системы в процессе логического проектирования формализуется моделями информационных процессов (МИП) и моделями решаемых задач (МРЭ), преобразуемыми затем в алгоритмические модели. Заключительным этапом логического проектирования является разработка алгоритмов (А) решения вычислительных задач (ВЗ), являющихся отображением функциональных задач на уровне данных. Физическое проектирование, результирующим документом которого является рабочий проект, состоит в разработке обеспечивающих подсистем (Опс) (программного, технического, организационного обеспечения).

3. Что значит понятие «предикат»?

Предикат - выражение с неопределенными переменными, при выборе конкретных значений для этих переменных, преобразующееся в осмысленное (истинное или ложное высказывание).

Определим понятие предикат через функцию.

Пусть M - некоторое множество предметов и a, b, c, d - какие-то определённые предметы из этого множества. Тогда высказывания об этих предметах мы будем обозначать в виде: P(a), Q(b), R(c, d) и т.д.

P(a) обозначает высказывание о предмете a, Q(b) - высказывание о предмете b, R(c, d) - высказывание о предметах c и d и т.д.

Такие высказывания могут быть как истинны - TRUE, так и ложны - FALSE, обозначаемые соответственно символами T и F. Эти значения ставятся в соответствие определённым предметам или группам предметов.

Пусть M - произвольное непустое множество, а x представляет собой произвольный предмет из этого множества. Тогда выражение P(x) обозначает высказывание, которое становится определённым, когда x замещено определённым предметом из M. F(a), F(b),. уже представляют собой вполне определённые высказывания. Например, если M натуральный ряд, то P(x) может обозначать: " x есть простое число".

Это неопределённое высказывание становится определённым, если x заменить некоторым числом, например: "3 простое число", "4 простое число" и т.д.

Пусть S(x,y) обозначает: " x меньше y".

Это высказывание становится определённым, если x и y заменить числами: "1 меньше 3", "5 меньше 2" и т.д.

Так как каждое определённое высказывание представляет собой T или F, то выражение P(x) означает, что каждому предмету из M поставлен в соответствие один из двух символов T или F. Иначе говоря, P(x) представляет собой функцию, определённую на множестве M и принимающую только два значения T и F. Таким же образом неопределённое высказывание о двух и более предметах H(x, y), G(x, y, z) и т.д. представляет собой функцию двух, трёх и т.д. переменных. При этом переменные x, y, z пробегают множество M, а функция принимает значения T и F.

Эти неопределённые высказывания, или функции одного или нескольких переменных, называются логическими функциями или предикатами.

В соответствии с этим предикатами будут следующие фразы:

- значение переменной i равно двум;

- переменная k положительна, а значение переменной m при этом не превосходит 100;

- значения всех целочисленных переменных программы являются нулевыми;

- неправда, что значение переменной i неположительно.

Если все переменные имеют область определения TF, то количество различных предикатов определенной арности ограничено. Например, тогда предикатов арности 1 всего 4 штуки. Это множества:

{(_false, false_), (_true, false_) }

{(_false, false_), (_true, true_) }

{(_false, true_), (_true, false_) }

{(_false, true_), (_true, true_) }

Предикатов арности 2 будет 16 штук, вот один из них:

{(_(_false, false_), false_), (_(_false, true_), false_), (_(_true, false_), false_), (_(_true, true_), true_) }

Предикат удобно обозначать одиночным символом (например, P). Надо особо заметить, что этот символ может быть как переменной, так и константой. В данном случае предикатной переменной или предикатной константой. Если предикат уже полностью определен через формулу или как множество (через запись в фигурных скобках или другие операции) или через равенство, то символ, обозначающий такой предикат, есть предикатная константа. Если предикат не определен полностью, то символ, обозначающий такой предикат, есть предикатная переменная. Область допустимых значений для такой переменной - некоторое множество предикатов, заданное каким-нибудь способом

Множество значений функции P - это подмножество Y области значений, состоящее из таких ее элементов y, для которых существует x X такой, что F(x) = y.

Множество истинности предиката P - это подмножество X области определения, состоящее из таких ее элементов x, для которых F(x) = true.

В этих двух определениях произвольная функция сведена к формату с одной переменной. Предикаты классифицируются по множеству значений Y и множеству истинности X:

Список используемой литературы

1. Автоматизированные информационные технологии в экономике: Учебник/ М.И. Семенов, И.Т. Трубилин, В.И. Лойко, Т.П. Барановская; Под. общ. ред.И.Т. Трубилина. - М.: Финансы и статистика, 2001.

2. Автоматизированные информационные технологии в экономике: Учебник/ Под ред. Проф. Г.А. Титоренко _ М.: ЮНИТИ, 2004. - 399с.

3. Информатика: Учебник для вузов / В.А. Острейковский; - М.: Высшая школа, 2000.

4. Информационное обеспечение управленческой деятельности: Учебник/ В.В. Годин, И.К. Корнеев - М.: Высшая школа, 2001.

5. Экономическая информатика: Учебник / Под. ред.В.П. Косарева и Л.В. Еремина. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 592с.