Проблемы автоматизированной обработки информации

Организация многоуровневой структуры управления

Имеем следующие общие функциональные особенности:

Элементы верхнего уровня управления имеют дело с более крупными подсистемами, не могут реагировать на такие изменения в окружающей среде или самом объекте, с которым имеют дело элементы нижних уровней.

Чем выше уровень управления, тем больше период принятия решения по формированию управления. Это связано с тем, что степень неопределенности информации о состоянии системы повышается с ростом номера уровня. В связи с этим за малый период управления не успевает накопиться необходимое количество информации достаточной для формирования правильного управляющего воздействия.

Описание задач управления на верхних уровнях содержит больше неопределенностей и более трудно для количественной формализации, что затрудняет поиск наилучших управлений. Поэтому обычно прибегают к вмешательству верхних уровней в работу нижних только в критических ситуациях: структурные изменения вносятся только тогда, когда характеристики ухудшаются до такой степени, что изменения становятся необходимыми.

В многоуровневой иерархии принятия решения по формированию управления в БСУ выделяют обычно 3 уровня:

уровень выбора (нижний) - выбор способа действия в соответствии с исходной информацией о внешней среде и командными алгоритмическими предписаниями, поступающими с вышестоящего уровня;

уровень обучения, адаптации (средний) - конкретизация множества неопределенностей для первого уровня за счет изучения внешней среды и определения вида алгоритма либо параметров алгоритма работы нижестоящего уровня;

уровень самоорганизации (верхний) - выбор критериев, алгоритмов, их структуры, используемых на нижележащих уровнях, таким образом, чтобы по возможности приблизиться к главной цели управления.

Определение 8. Распространенной является иерархическая структура с двумя уровнями управления, которую называю централизованной структурой с автономным управлением.

Особенность: сочетание централизованного управления системой с локальным управлением отдельными объектами (либо группами).

Функции управления распределены между центральным органом (алгоритм глобального управления системой) и локальными органами, каждый из которых решает задачи управления некоторым подмножеством объектов в соответствии с управляющим воздействием.

В этой структуре сочетаются функциональные свойства полностью централизованной и централизованной распределенной структур:

максимальная автономность локальных центров в процессе управления с возможностью оптимального управления системой в целом;

централизованное хранение и обработка информации, относящейся ко всей системе в целом, с децентрализованным размещением и обработкой информации необходимой для автономного управления отдельными объектами;

пониженные требования к пропускной способности производительности локальных органов управления с высокой общей пропускной способностью (производительностью системы);

система обладает повышенной надежностью, т. к. при выходе из строя центрального органа локальные органы управления могут продолжать функционировать, например, в соответствии с последним централизованным управляющим воздействием.

Такие системы получили большое распространение в АСУ ТП и АСУП.

Рис. 18

Для анализа основных особенностей управления в иерархических системах общесистемное описание функционирования двухуровневых системы.

Система содержит:

вышестоящую управляющую систему C₀;

n нижележащих управляющих систем C1, …, Cn;

управляемый процесс P.

В системе выделены два вида вертикального взаимодействия между подсистемами:

Передача командных сигналов - (вниз) сигналя от управляющих систем C1, …, Cn к управляемому процессу P.

m_i - управляющее воздействие от C₀ к C_i;

s_i - координирующее воздействие или вмешательство.

Так как системы нижнего уровня управления могут иметь различные локальные цели, … находиться в конфликтных ситуациях, то задача координации С₀ состоит в воздействии на нижестоящие системы таким образом, чтобы достигалась общая цель, заданная для всей системы в целом.

Передача наверх информационных сигналов или сигналов обратной связи различным управляющим системам иерархии.

Благодаря этому каждая управляющая подсистема имеет сведения о ходе протекания самого процесса в объекте управления и о качестве управления.

Введем обозначения m M - множество управляющих сигналов; w W - множество внешних воздействий; r R - информирующий сигнал первого уровня;

- множество координатных сигналов

- множество выходных сигналов; - множество информационных сигналов 2-го уровня

Примечание 1. Модель функционирования 2 уравнений системы будет представлять на языке теории множеств.

Управляемый процесс задаётся отображением , где

- множество управляемых сигналов для i-го управляющего органа []

Модель функционирования i-ой локальной системы управления (i = 1,2,…,n) реализуется в виде отображения

Модель координатора выглядит как

Соответ. инф-е обратной связи 1 и 2-го уровней реализуются отображениями:

При анализе особенностей функционирования и принципов управления полагаем:

Влияние внешней среды (возмущ.) либо полностью отсутствует, либо полностью заранее известно (система, в целом, функционирует в условиях определённости)

Общая задача управления и частные задачи управления, решаемые на нижележащем уровне являются задачами оптимизации.