рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ОСНОВИ ТЕОРІЙ СИСТЕМ І УПРАВЛІННЯ

ОСНОВИ ТЕОРІЙ СИСТЕМ І УПРАВЛІННЯ - раздел Образование, Міністерство Транспорту Та Зв’Язку України...

Міністерство транспорту та зв’язку України

Українська державна академія залізничного транспорту

Факультет “Управління процесами перевезень”

Кафедра “Управління експлуатаційною роботою”

ОСНОВИ ТЕОРІЙ СИСТЕМ І УПРАВЛІННЯ

Частина І

Методичні вказівки по виконанню контрольної роботи з дисципліни „Основи теорій систем і управління” для студентів напряму 1004 – Транспортні технології: спеціальності 100403 “Організація перевезень та управління на транспорті (залізничний транспорт)” та слухачів ІППК

 

Харків 2007


Методичні вказівки розглянуто і рекомендовано до друку на засіданні кафедри „Управління експлуатаційною роботою” “__”___________ 200__ р., протокол №____.

 

Рекомендовано для студентів спеціальності 100403 ОПУТ (залізничний транспорт) безвідривної форми навчання та слухачів ІППК.

 

 

Укладачі: професор Т.В. Бутько,

асистент В.В. Петрушов,

асистент В.М. Прохоров

 

Рецензент

доцент А.О. Поляков

 

Зміст

 

стор.

Вступ ………………………………………………………………………...4

1 Побудова системи за заданими компонентами, визначення її структури

та зв'язків між елементами.…………………………………………………5

2 Визначення показників надійності елемента системи.…………………10

3 Визначення надійності системи вцілому.………………………..............13

Висновок……………………………………………………………………..16

Список літератури …………………………………………………………..17

Додаток 1……………….…………………………………………………….19

Додаток 2 …………………………………………………………………….32

 

Вступ

 

Загальна теорія систем – науковий напрямок, пов’язаний з розробкою сукупності філософських, методологічних та прикладних проблем аналізу та синтезу складних систем довільної природи.

Система – це множина взаємодіючих елементів (компонентів) та відношень між ними, які вцілому виконують відповідну функцію. Елемент системи – структурна одиниця, яка має риси, що виражають головну якість системи. Для дослідження складних систем у теорії систем використовують системний підхід та системний аналіз.

Системний підхід – це найбільш загальне поняття про системні дослідження, яке засноване на комплексному дослідженні як внутрішньої структури і внутрішніх процесів об’єкта, так і його зовнішніх зв’язків, динаміки розвитку та функціонування.

Системний аналіз, або аналіз складних систем спрямований на розробку на основі системної методології упорядкованої методології досліджень найбільш складних і великих систем та об’єктів великого масштабу.

Більшість залізничних об’єктів, що задіяні у процесі перевезень, можуть класифікуватися як системи різного рівня складності. В контрольній роботі необхідно вирішити задачі щодо створення структури системи, визначення зв’язків між її елементами, а також оцінити надійність кожного елемента зокрема та системи вцілому.

 

 

1. Побудова системи за заданими компонентами, визначення її структури та зв'язків між елементами.

 

Існує безліч визначень системи. Найбільш розповсюджені: система – це сукупність взаємозалежних елементів, виділена з навколишнього середовища і взаємодіюча з нею як єдине ціле.

Якщо кожна частина системи зв’язана з іншою частиною таким чином, що зміна в одній частині викликає змінe у всіх інших частинах і у всій системі, то система поводиться когерентно, або як ціле. Якщо частини зовсім не зв'язані між собою, то зміна в кожній частині залежить винятково від цієї частини. Таке поводження системи називається незалежним, або фізично адитивним. Цілісність (когерентність) і незалежність (адитивність) це не дві окремих властивості, а крайні ступені однієї властивості. Цілісність системи оцінюється мірою системності:

(1)

де - безліч необхідних станів;

- безліч можливих функціональних станів;

- операція перетинання множин;

- операція об'єднання множин.

Через входи з зовнішнього середовища у визначені моменти часу в систему надходить речовина, енергія, інформація; в інші моменти часу результати процесів їхнього перетворення надходять у зовнішнє середовище через виходи. Найбільш типовими є наступні 4 схеми взаємодій:

1. одномірно-одномірна (один вхідний сигнал і одна вихідна характеристика );

2. одномірно-многомірна (один вхідний сигнал і кілька вихідних характеристик )

3. многомірно-одномірна ;

4. многомірно-многомірні ;

Елементи і компоненти, входи і виходи по різному зв'язані між собою. Існують такі види зв'язків: незамкнуті, замкнуті, складні.

Основні незамкнуті зв'язки: а) прямий послідовний (простий) зв'язок ;

 

б) зв'язок, що паралельно розподіляє;

 

с) зв'язок, що паралельно з'єднує

 

d) послідовний непрямий зв'язок між системами;

 

 

е) паралельний зв'язок з розширенням:

 

Замкнуті зв'язки формуються за допомогою зворотнього зв'язку: тобто зв'язок між входом і виходом того ж самого елемента системи. Зворотній зв'язок, що зменшує вплив вхідного сигналу на вихідний, називається негативним, а той, що збільшує цей вплив, називається позитивним. Негативний зворотній зв'язок сприяє відновленню рівноваги в системі, що порушена зовнішнім впливом. Позитивний зворотній зв'язок підсилює відхилення від стану рівноваги в системі.

Замкнуті зв'язки бувають наступних типів:

1. Власний зворотній зв'язок

2. Прямий зворотній зв'язок

 

3. Непрямий зворотній зв'язок двох видів:

а)

 

б)

Складні зв'язки

У складних системах виникає безліч комбінацій зв'язків між окремими елементами і підсистемами. Найбільш поширені:

 

1. Зворотній паралельний розподільний зв'язок

 

 

2. Зворотній паралельний сполучний зв'язок

 

 

3. Паралельно-послідовний зв'язок

 

Аналіз елементів, компонентів і зв'язків між ними дозволяє встановити, з чого складається система. А при дослідженні системи важливо довідатися, як вона улаштована й організована. Це характеризує структуру і функції системи. Можна виділити наступні основні структури.

 

 

Лінійна структура:

Деревоподібна структура:

Мережева структура:

Матрична структура:

 

У роботі 1 необхідно побудувати структурну схему залізничної станції або її інформаційної системи відповідно до завдання (додаток 1, завдання 1).

 

Приклад рішення задачі:

 

Побудувати структурну схему проміжної станції з наступними характеристиками: 3 (три) приймально-відправні колії, поперечний тип, двоколійна лінія, примикання вантажного двору з непарної сторони.

 

Рішення: у першу чергу необхідно виділити основні елементи, що задіяні в технологічному процесі роботи станції й описати їх відповідними блоками.

Оскільки вхідним потоком у даній системі є состави, що надходять на станцію, виділяємо наступні елементи:

 

1) елементи, через які состави надходять на станцію:

Вх Н
- вхідна стрілка непарної горловини

 

Вх П
- вхідна стрілка парної горловини

 

2)

ПВК…
елементи, що приймають состави, тобто приймально-відправні колії (ПВК). Їх кількість складає 3 (три).

У блоці проставляється № шляху в залежності

від його розташування

3)

ВР
елементи, що обробляють вагони на станції

- вантажний двір

4) елементи, через які склади виходять

Вих Н
зі станції:

- вихідна стрілка непарної горловини

 

Вих П
- вихідна стрілка парної горловини

 

 

Усі приведені вище елементи поєднуються в єдину систему, що має мережну структуру.

 
 

 

 


ПВК 5
II ГК
ПВК 4
ПВК 3
I ГК


Вих П
Вих Н
ВР

 

       
   

 

 


Рис. 1 – Структурна схема проміжної станції

 

Таким чином, одержуємо систему з 10 елементів, об'єднаних у єдиною структурою зі складними зворотними паралельно-послідовними зв'язками.

2. Визначення показників надійності елемента системи.

 

Кожна окремо взята система характеризується надійністю. Надійність системи – це її здатність до безвідмовної роботи протягом заданого проміжку часу у визначених умовах. У теорії надійності розрізняють два типи відмов – раптові і поступові. Раптове відмовлення – це миттєвий вихід з ладу у випадковий момент часу. Поступове відмовлення зв'язане з поступовим погіршенням характеристик системи, і як тільки параметри системи виходять за визначені межі, система вважається, що відмовила.

Надійність системи залежить від складу та кількості елементів, що утворюють її, від засобу їх об’єднання в систему (структури) та від характеристик кожного окремого елементу. Для оцінки надійність системи та її елементів існують кількісні характеристики. Надійність елементу – це імовірність того, що даний елемент в даних умовах буде працювати безвідмовно протягом часу t, позначається . Функція називається законом надійності. Звісно, що при , а при , тобто спадає.

Ненадійністю елемента називається імовірність того, що елемент відмовить протягом часу , тобто . Графіки функцій та представлені на рис. 2.

 

Рис. 2 – Графіки функцій надійності та ненадійності елемента

 

У даній роботі розглядається раптове відмовлення системи. Для раптових відмовлень використовується експоненційний закон

, (2)

де – імовірність безвідмовної роботи елемента;

– середнє число відмов в одиницю часу, що приходиться на один працюючий елемент (інтенсивність відмови):

, (3)

де – середній інтервал часу між двома послідовними відмовами елемента

. (4)

Вихідні дані для визначення показників надійності кожного елемента (інтенсивність відмови та імовірність безвідмовної роботи елемента) знаходяться в завданні (додаток 1, завдання 2).

Розглянемо як приклад визначення надійності для кожного елемента в задачі 1.

Рішення: система складається з 10 елементів, для кожного з яких задані статистичні дані щодо інтервалів між відмовами кожного з елементів за розрахунковий період у годинах. Як відомо, для статистичної оцінки параметрів необхідна наявність репрезентативної виборки. В даному завданні наведено частину цієї виборки. Приведемо ці дані у вигляді таблиці 1.

 

Таблиця 1 – Інтервали між двома послідовними відмовами елементів системи

 

№ спосте-реження № елементу
0,6 0,5 0,4 0,8 1,0 1,2 0,9 1,1 0,8 0,5
0,4 0,9 1,5 1,6 1,3 1,4 1,2 1,3 1,1 1,4
0,5 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,5 1,2 1,1 1,0
0,6 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,4 1,0 1,1 1,2
0,8 1,1 1,2 0,7 0,5 1,5 1,6 1,7 1,2 1,4
0,7 0,8 0,6 1,2 1,3 0,5 0,8 0,9 1,4 1,5
1,2 1,2 1,5 1,4 0,8 0,9 0,9 1,5 1,4 1,4
0,8 0,9 0,5 0,6 1,7 1,4 1,2 1,1 1,2 1,1
1,4 1,3 1,5 1,5 0,9 0,8 0,9 1,5 1,3 1,4
1,5 1,2 1,4 1,3 1,2 1,1 1,2 0,9 0,8 1,2
1,4 1,3 1,2 1,2 0,8 0,9 1,2 1,3 1,4 1,5
1,8 1,9 1,2 1,4 1,6 1,1 0,7 0,8 1,4 1,3
1,2 1,2 1,5 1,6 0,9 0,8 0,7 1,2 1,3 1,2
1,4 1,3 1,2 0,9 0,9 1,2 1,2 1,3 1,4 1,5
1,1 1,1 0,9 0,8 1,2 1,1 1,3 1,4 1,5 1,6
1,5 1,2 1,1 1,1 0,9 0,9 0,8 0,9 1,3 1,3
1,1 1,1 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 1,7 1,4 0,9
1,0 1,2 0,9 1,4 1,5 1,3 1,1 0,8 0,7 0,8
1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,2 1,3 1,1 0,9
1,0 1,2 1,5 1,1 1,4 1,3 0,8 0,8 0,9 1,1

 

На підставі формул (2–4) визначаються показники надійності (інтенсивність відмови та імовірність безвідмовної роботи ) для кожного елементу, які зводяться у таблицю 2.

 

 

Таблиця 2 – Результати розрахунків показників надійності елементів системи

 

№ елем
, год 1,05 1,09 1,13 1,18 1,18 1,18 1,13 1,19 1,19 1,21
0,95 0,92 0,88 0,85 0,85 0,85 0,88 0,84 0,84 0,83

 

3. Визначення надійності системи вцілому.

 

Нехай система S складається з n елементів, показники надійності яких відомі. Визначимо надійність системи. Вона залежить від того, як елементи об'єднані в систему, тобто від її структури.

I. Розглянемо систему без резервування, тобто відмовлення будь-якого елемента призводить до відмовлення системи в цілому. У сенсі надійності така структура рівносильна послідовному з'єднанню елементів.

Нехай P – надійність системи S, а Pi – надійності елементів Эi (рис. 3)

 

Рис. 3 – Послідовне з’єднання елементів

 

Нехай елементи відмовляють незалежно один від одного, тоді за правилом множення імовірностей незалежних подій маємо:

, чи . (5)

Якщо , то .

 

II. Система з резервуванням.

 

Резервні елементи включаються в систему паралельно тим, надійність яких недостатня. Нехай елементи Э1 і Э2 незалежні по відмовах, а відповідні надійності (імовірності безвідмовної роботи) дорівнюють Р1 і Р2, знайдемо (рис. 4).

Рис. 4 – Паралельне з’єднання елементів

 

Розглянемо імовірність відмови системи . Щоб подія (відмова всієї системи) відбулася необхідно, щоб відмовили обидва елементи, тобто за правилом множення імовірностей незалежних подій маємо:

, (6)

використовуючи поняття ненадійності системи і ненадійності елементів маємо:

, (7)

де – відповідні ненадійності елементів (імовірність того, що елемент відмовить), які визначаються як

Тоді маємо:

;

. (8)

Якщо число дублюючих один одного незалежних елементів дорівнює n, то надійність системи , якщо , то .

Для оцінки надійності складної структури, що включає в себе послідовні та паралельні об’єднання елементів, доцільно поділити систему на ряд підсистем, що не мають загальних елементів. На рис. 5 наведений приклад розподілення складної системи з 7 (семи) елементів. Тут підсистема І містить два елементи, що пов’язані послідовно, підсистема ІІ – два паралельно зв’язаних елементи, підсистема ІІІ об’єднує послідовно І та ІІ підсистеми, IV підсистема – два паралельно зв’язаних елементи, V підсистема послідовно поєднує IV підсистему з п’ятим елементом.

Рис. 5 – Складна система з паралельними та послідовними зв’язками між елементами

Відповідно до формул (5,8) отримуємо

 

(9)

 

 

У даній роботі розглядаються складні системи з елементами резервування.

Вихідні дані наведено в завданні (додаток 1, завдання 3) і являють собою частину елементів зі структур, що будуються в задачі 1.

Розглянемо як приклад наступну схему (рис. 6)

 

 

 


Рис. 6 – Структурна схема приймально-відправного парку дільничної станції

 

На рисунку представлений приймально-відправний парк дільничної станції з 3 (трьома) приймально-відправними коліями. Відносно до схеми, прийом потяга може здійснюватися на будь-яку колію парку, так само, як і відправлення з кожного з них.

 

У вигляді таблиці наведено величини імовірностей безвідмовної роботи для кожного з елементів

 

Таблиця 3 – Імовірності безвідмовної роботи для елементів системи

 

Назва елементу Вхідна горловина (1) ПВК 1 (2) ПВК 3 (3) ПВК 1 (4) Вихідна горловина (5)
Імовірність безвідмовної роботи, Р 0,87 0,95 0,96 0,94 0,88

 

 

Розраховуємо надійність системи за формулами (5,8)

 

 

Таким чином, надійність системи складає 0,65.

 

 

ВИСНОВОК

 

У висновку наводяться результати виконаної роботи, виробляється їхній аналіз, а також указуються деякі теоретичні моменти, зв'язані з отриманими результатами, наприклад, висновки щодо структури отриманої в задачі 1 системи.

 

Список літератури

1. Акулич И. Л. Математическое программирование в примерах и задачах. Учеб. пособ. для вузов.- М.: Высшая школа, 1986.- 319 с. 2. Арбиб М. Мозг, машина и математика. - М.: Наука, 1968. - 224 с. 3. Ашманов С. А. Линейное программирование.-М.: Наука, 1981.- 304 с.

Т.В.Бутько, В.В. Петрушов, В.М. Прохоров

 

 

ОСНОВИ ТЕОРІЙ СИСТЕМ І УПРАВЛІННЯ

частина I

 

Методичні вказівки по виконанню контрольної роботи з дисципліни “Основи теорій систем і управління” для студентів спеціальності 100403 “Організація перевезень та управління на транспорті (залізничний транспорт)” та слухачів ІППК

 

Відповідальний за випуск Петрушов В.В.

 

Редактор _______________________

 

______________________________________________________________

 

Підписано до друку ________ 200__ р.

Формат паперу 60х84. Папір писальний.

Умовн. - друк. арк. 1.0. Обл. -вид арк. 1.25.

Замовлення № ____. Тираж 500.

______________________________________________________________

 

Друкарня УкрДАЗТу,

61050, Харків – 50, пл. Фейєрбаха 7.

 

– Конец работы –

Используемые теги: основи, теорій, систем, управління0.278

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ОСНОВИ ТЕОРІЙ СИСТЕМ І УПРАВЛІННЯ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Управління процесом проектування операційної системи. Управління поточним функціонуванням операційної системи
ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ... Економічний факультет... Кафедра менеджменту і маркетингу...

Лекция 1. Тема: Операционная система. Определение. Уровни операционной системы. Функции операционных систем. 1. Понятие операционной системы
Понятие операционной системы... Причиной появления операционных систем была необходимость создания удобных в... Операционная система ОС это программное обеспечение которое реализует связь между прикладными программами и...

Основы планирования. Теоретические основы управления проектами. Основы планирования. Планирование проекта в MS Project 7
Использованная литература В В Богданов Управление проектами в Microsoft Project Учебный курс Санкт Петербург Питер г...

З ДИСЦИПЛІНИ “УПРАВЛІННЯ ПЕРСОНАЛОМ”. Змістовий модуль I. Теоретичні основи управління персоналом КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ... З ДИСЦИПЛІНИ... УПРАВЛІННЯ ПЕРСОНАЛОМ для бакалаврів...

Микропроцессорные системы: система ДЦ-МПК, система "Юг"
Использован практический опыт внедрения линейных пунктов управления (ЛПУ) на 60 станциях в увязке с ЭЦ-4, ЭЦ-9, МРЦ-12, МРЦ-13. Выполнен переход на… В состав аппаратуры центрального пункта управления (ПУ) входят IBM-совместные… Круглосуточный режим работы аппаратных средств ПУ обеспечивается источниками бесперебойного питания, а также системой…

Методологія сучасного управління в контексті суспільного розвитку.Управління як предмет філософського аналізу. Основні типи управління та рівні його дії
Кафедра філософії і психології... Діденко Н Г Коноваленко Н В...

Открытие периодического закона дало Менделееву основу для системы классификации химических элементов и созданию Периодической системы
Периодический закон был открыт Менделеевым в г современная формулировка периодического за кона... Свойства элементов а также свойства образуемых ими простых и сложных веществ... Открытие периодического закона дало Менделееву основу для системы классификации химических элементов и созданию...

Экспертные системы. Классификация экспертных систем. Разработка простейшей экспертной системы
Глава 2. Структура систем, основанных на знаниях. 1. Категории пользователей экспертных систем. 2.2. Подсистема приобретения знаний. 3. База… ЭС выдают советы, проводят анализ, дают консультации, ставят диагноз. Практическое применение ЭС на предприятиях способствует эффективности работы и повышению квалификации специалистов.

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. СИГНАЛЫ И КАНАЛЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ. СИСТЕМЫ СВЯЗИ С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
Лабораторные работы часа... Практические занятия часа... Всего аудиторных занятий часов...

0.115
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам