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.
mi - управляющее воздействие от C0 к Ci;
si - 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.