Поняття про аналіз технічних систем

 

Процес проектування ТС розглядають як сукупність процедур переробки інформації, в результаті чого виникає кінцевий продукт цього процесу – проект. Значна частина таких процедур є типовими, тобто вони призначені для багаторазового застосування при проектуванні багатьох типів ТС.

Розрізняють проектні процедури аналізу і синтезу.

Синтез передбачає створення опису ТС.

Аналіз ТС – проектна процедура, яка полягає у визначенні властивостей проектованої системи і дослідженні працездатності ТС за її описом. Аналіз передбачає розв’язання задач функціонального проектування з допомогою математичних моделей (ММ) ТС на мікро-, макро- і метарівнях.

Процедури аналізу поділяють на процедури одно- і багатоваріантного аналізу.

Основою функціонального проектування є одноваріантний аналіз ТС – визначення вихідних параметрів ТС при заданих внутрішніх і зовнішніх параметрах. Геометрична інтерпретація цієї задачі пов’язана з поняттям простору внутрішніх параметрів. Це n-вимірний простір, в якому для кожного із n внутрішніх параметрів xi виділена координатна вісь. При одно варіантному аналізі задається деяка точка в просторі внутрішніх параметрів і необхідно в цій точці визначити значення вихідних параметрів. Подібна задача звичайно передбачає одноразове розв’язання рівнянь, що складаються ММ, що і зумовлює назву цього виду аналізу.

Більшість задач одноваріантного аналізу (моделювання перехідних процесів, статичних режимів, частотних характеристик і т.д.) зводяться до розв’язання систем звичайних диференціальних рівнянь (ЗДР), а також систем нелінійних і лінійних алгебраїчних рівнянь (АР).

Задачі розв’язання систем ЗДР і АР можуть виникати на різних етапах і рівнях проектування.

Успішне розв’язання задач одно варіантного аналізу створює передумови для постановки і рішення задач багатоваріантного аналізу, який полягає в дослідженні властивостей ТС в деякій області простору внутрішніх параметрів. Багатоваріантний аналіз дозволяє визначити поведінку об’єкту проектування при зміні його внутрішніх і зовнішніх параметрів. Такий аналіз потребує багаторазового розв’язання систем рівнянь (багаторазового виконання одно варіантного аналізу).

Основними задачами багатоваріантного аналізу є аналіз чутливості і статистичний аналіз.

При виборі і розробці методу чи алгоритму аналізу перш за все встановлюють область його застосування. Чим ширше коло задач і ММ, які вважаються допустимими для розв’язку даним методом, тим цей метод універсальний.

У більшості випадків чітке і однозначне формування обмежень на застосування методу викликає певні труднощі. Ймовірність успішного застосування методу в окремому колі задач менша одиниці. Ця ймовірність є кількісною оцінкою важливої властивості методів і алгоритмів, яка називається надійністю.

Відмови у розв’язанні задач можуть проявлятись у розбіжності ітераційного процесу, у перевищені похибок гранично допустимих значень і т.і. Причинами відмов можуть бути погана обгрунтованість ММ, обмежена область збіжності, обмежена стійкість.

До методів і алгоритмів аналізу, як і до ММ, висувають вимоги точності і економічності. Точність характеризується ступенем співпадіння точного розв’язання рівнянь заданої моделі наближеного розв’язання, отриманого з допомогою оцінюваного методу, а економічність – витратами обчислювальних ресурсів на реалізацію методу (алгоритму).

Оцінки точності і економічності можуть бути теоретичними і експериментальними.