ВУЗ:
Составители:
ВВЕДЕНИЕ
Современный уровень создания технических систем требует от разработчика умения формулировать (ставить) задачу
исследования и осуществлять разработку такой системы, которая отвечала бы высоким техническим показателям, должна
быть экономически обоснована, конкурентноспособна на рынке аналогичной технической продукции.
Выполнение таких требований обязывает разработчика не только иметь быстродействующие системы исследования,
разработки и выпуска технической системы, но и наличия двух-трёх, а может быть и более, вариантов аналогичного
технического изделия, находящегося в различных стадиях разработки. Только в этом случае можно выдержать
конкурентную борьбу на рынке.
Решение подобной задачи невозможно без использования современных достижений в области классической
математики, математического моделирования, теории оптимального управления, системного анализа, современных
информационных технологий и средств вычислительной техники.
При создании (проектировании) технической системы необходимы знания фундаментальных основ процессов,
протекающих в объёме исследования, в тех прикладных областях, для которых разрабатывается техническая система. Без
ясного и чёткого понимания процессов, которые протекают в технической системе её создание невозможно. Кроме этого,
разработка технической системы должна отвечать требованиям минимума материалоёмкости и энергозатрат, заданным
требованиям эксплуатационных характеристик, включая техническое обслуживание, и, наконец, утилизацию после
выработки заданного срока эксплуатации.
Сократить время исследования и разработки технических систем в настоящее время можно только одним способом –
уходом в область протекания технологических процессов в технической системе, представленных в форме математических
отношений и реализуемых (решаемых) на быстродействующих средствах вычислительной техники. Другими словами, если
время протекания конкретного процесса в технической системе составляет часы, то решение уравнения, описывающего
такой процесс на компьютере, составляет доли секунды, т.е. анализ и синтез технической системы может осуществляться в
другом, более скоротечном и удобном для разработчика временном масштабе.
Однако при этом разработчик должен иметь значительно большую «науковооружённость» и, в первую очередь, это
касается использования математических методов общего и специального назначения, о которых ниже и пойдёт речь.
Анализ литературных источников позволяет сделать ряд выводов о некорректном применении классических и
специальных математических методов при разработке и исследовании технических систем. В первую очередь это связано с
неумением или нежеланием корректно осуществить постановку задачи исследования, а именно этот этап определяет, какие
конструктивные и режимные характеристики объекта исследования подлежат определению, что является мерой
оптимальности этих величин, какие процессы, протекающие в объекте исследования, необходимо учитывать, есть ли
основания для описания таких процессов известными и проверенными зависимостями или есть необходимость изучения
процессов на специальных лабораторных стендах, какие требования предъявляются к математической модели объекта
исследования, которая в дальнейшем будет использоваться для поиска режимных и конструктивных характеристик объекта
и т.д.
Естественно, что осуществить одномоментную постановку задачи чрезвычайно трудно, чаще всего невозможно.
Поэтому процесс постановки является многоэтапным – от простейшего вербального до окончательно формализованного,
когда исходная задача представлена в строгой математической форме, пригодной для её решения.
Зачастую в публикуемых работах предлагается математическая модель объекта исследования и не объясняется, для
какой постановки задачи она пригодна, не уточняется область определения модели, её адекватность объекту исследования, а
при тщательном анализе выявляется, что исследователь искажает понятие самого объекта исследования.
Если объект исследования (техническая система) достаточно сложен, то необходима декомпозиция поставленной
задачи на систему взаимосвязанных задач, для которых также необходимы постановки задачи, выбор метода её решения и
обоснование сходимости решения системы локальных задач к решению глобальной (исходной) задачи.
Современное состояние теории оптимального управления и средств вычислительной техники позволяет осуществлять
постановку задач в экстремальной форме, что позволяет исследователю находить единственное, лучшее в смысле
выбранного критерия оптимальности, решение.
Представление задачи исследования и проектирования технической системы в экстремальной форме позволяет
получать минимальные затраты сырья, материалов на изготовление технической системы, энергетических ресурсов на её
эксплуатацию, предельно точно обеспечивать выполнение технологического регламента при функционировании и
обслуживании технической системы.
Подобный подход правомерен, если в конкретной прикладной области есть необходимый минимум знаний для
построения математической модели объекта исследования для конкретной постановки задачи. Однако такая ситуация бывает
далеко не всегда. Может быть так, что отдельные процессы в объекте исследования недостаточно изучены и не могут быть с
требуемой для практики точностью формализованы, т.е. описаны в математической форме. При этом появляются
специфические особенности постановки таких задач и методов их решения. В этом случае постановка задачи изменяется – в
алгоритм её решения вводится лицо, принимающее решение (ЛПР), т.е. эксперт, который компенсирует отсутствие
необходимых для решения задачи знаний. В этом случае мы говорим об интеллектуальной системе поддержки принятия
решения. Получаемое при этом решение носит условно-оптимальный характер.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- …
- следующая ›
- последняя »
