Практическая работа №2

Тема: Описание функционирования системы. Построение формальной модели системы.

Цель: Получить практические навыки в описании функционирования системы во времени и управления системой. Получить практические навыки в формировании базовых моделей («черного ящика», состава, структуры) системы и описании их на формальном языке.

1. Описание функционирования системы в пространстве состояний.

Для видеокамеры могут быть выделены следующие параметры:

- физические (размер, цвет, материал, дизайн корпуса);

- технические (разрешение видеосъемки, разрешение дисплея, фокусное расстояние, диаметр фильтра, выдержка, аудиосистема, емкость аккумулятора, резкость);

- параметры производителя (компания-производитель, страна, марка, дата производства, гарантийный срок);

Характеризуют поведение в большей степени технические параметры. То есть детали камеры со временем устаревают, изнашиваются, пачкаются, деформируются и т.д. От них напрямую зависит результат съемки.

Таблица 1. – Описание состояний видеокамеры

Параметр	1 состояние	2 состояние	3 состояние
Время работы	36 ч.	28 ч.	20 ч.
Качество изображения	высокое	среднее	низкое
Стабилизация кадра	Без движения	Плавное движение	Отсутствует

Представленные в таблице параметры характеризуют устаревание камеры.

Уменьшение времени работы связано с уменьшением ёмкости аккумулятора. Аккумуляторные батареи теряют немного своей емкости каждый раз, когда они заряжаются, а потом теряют заряд. Это связанно с работой ионов и электродов, а также с химическими процессами в батарее: некоторые компоненты со временем растворяются, что затрудняет возвращение ионов лития в исходное положение.

Кроме того, батареи сжимаются и набухают очень незначительно

---

, когда они заряжаются и разряжаются, что создает крошечные трещины в материалах

Качество изображения падает из-за внешних возмущающих воздействий: удары, попадание пыли и влаги негативно сказываются на состоянии объектива – он царапается и загрязняется.

Стабилизация кадра осуществляется при прохождении света через объектив благодаря системе подвижных линз и гироскопов, которые изнашиваются по аналогичной с объективом схеме.

2. Описание жизненного цикла.

Таблица 2. – Описание этапов жизненного цикла видеокамеры

№	Этапы ЖЦ	Характеристика
1	До эксплуатации	Эксплуатируется только в тестовом режиме, все элементы в хорошем заводском состоянии
2	Активная эксплуатация	Активно эксплуатируются, подвергается внешним воздействиям и внутренним изменением, как следствие некоторые элементы портятся или выходят из строя
3	Утилизация	Не эксплуатируется в виду морального (выпуск новых моделей) или физического (поломка) износа.

3. Описание управления системой.

Определите основную цель системы. Цель может быть имманентной (внутренне присущей) или задаваемой извне, субъективной или объективной. Если система является неживым объектом, цель, как правило, определяется пользователем. Например, для радиоприемника цель, задаваемая обладателем радиоприемника, – получить качественное (необходимой громкости и без помех) воспроизводство выбранной радиопередачи.

Определите, кто (что) и как управляет системой, с помощью каких управляющих воздействий осуществляется управление, используется ли в процессе управления обратная связь и если используется, то каким образом.

Например, управление радиоприемником осуществляет пользователь (внешнее управление) посредством изменения положений ручек и переключателей на корпусе радиоприемника. Управляющие воздействия: поворот ручки настройки диапазона и ручки тюнинга, поворот регулятора громкости. Обратная связь – определение на слух, наличия помех и уровня громкости звука, наблюдение за положением индикатора принимаемого диапазона радиоволн.

---

4. Построение формальной модели «черного ящика».

Введите множество переменных, описывающих входы системы (входные элементы, сигналы, данные, управляющие воздействия), и множество переменных, описывающих выходы системы (выходные элементы, сигналы, данные). Перечислите элементы этих множеств. Используйте при этом язык теории множеств.

Например, для радиоприемника множество X = {x_i} входных переменных включает:

x₁ – угол поворота ручки регулятора настройки,

x₂ – угол поворота ручки регулятора громкости,

x₃ – положение кнопки включения (0 – выключено, 1 – включено),

x₄ – диапазон частот улавливаемых радиоволн.

Множество Y = {y_j} выходных переменных включает:

y₁ – громкость воспроизводимого звука,

y₂ – частота воспроизводимого звука.

Введите множество переменных, описывающих состояние системы. Например, для радиоприемника множество Z = {z_k} переменных состояния включает:

z₁ – частота воспринимаемых радиоволн,

z₂ – мощность динамика.

Опишите наличие зависимостей между входными, выходными переменными и переменными состояния, а также закономерности, присущие системе. Например, для радиоприемника:

y₁ = f₁ (z₂), z₂ = f₂ (x₂), y₂ = f₃ (z₁), z₁ = f₄ (x₁) при условии x₃ = 1 (включено), y₂∈x₄.
5. Построение формальной модели состава.

Введите множество подсистем и элементов системы, перечислите элементы этого множества. В данное множество включите подсистемы разного уровня, в том числе и систему в целом. При формировании множества можете использовать иерархию состава, построенную при выполнении практической работы №1.

Например, для радиоприемника множество S = {s_i} подсистем и элементов включает:

s₀ – радиоприемник в целом,

s₁ – подсистема приема,

s₂ – подсистема питания,

---

s₃ – подсистема воспроизведения,

s₄ – антенна,

s₅ – усилитель,

s₆ – регулятор настройки,

s₇ – регулятор громкости,

...

Опишите модель состава, используя отношение агрегации R^ag∈S×S (оно устанавливается между подсистемами, одна из которых включает в качестве составной части другую). Например, для радиоприемника модель состава:

s₀R^ag s₁, s₀R^ag s₂, s₀R^ag s₃, s₁R^ag s₄, s₁R^ag s₅, s₁R^ag s₆, ...

Можете дополнительно описать закономерности, в частности, формально описать свойства антирефлексивности, асимметричности и транзитивности отношения агрегации.
6. Построение формальной модели структуры.

Введите множество объектов окружающей среды, перечислите элементы этого множества. Например, множество объектов среды V = {v_j} для радиоприемника включает:

v₁ – передатчик радиостанции,

v₂ – пользователь (слушатель).

Опишите взаимодействие подсистем (элементов) системы друг с другом и с объектами окружающей среды. Для этого введите множество связей или несколько множеств (для разных типов связей). При описании связей можете использовать схему взаимодействия компонент радиоприемника друг с другом и с окружающей средой, построенную при выполнении практической работы №1 (на шаге 5).

Например, для модели структуры радиоприемника введем множество R^v механических воздействий пользователя и множество R^s сигналов (электрических, электромагнитных, звуковых и др.). Тогда модель структуры можно записать следующим образом:

v2 R^v s6 – пользователь воздействует на регулятор настройки;

v2 R^v s7 – пользователь воздействует на регулятор громкости;

v1 R^s s4 – передатчик радиостанции передает радиоволны на антенну;

s4 R^s s5 – с антенны сигнал передается на усилитель;

....


7. Составление отчета.

---

В отчет должны войти:

• наименование системы;

•описание функционирования системы в пространстве состояний (характеристики, состояния, события);

• описание этапов жизненного цикла системы;

• описание управления системой (цель, управляющие воздействия, обратная связь).

• формальная модель «черного ящика»;

• формальная модель состава;

• формальная модель структуры.

---

Смотрите также файлы

• Выполнила Рыбакина Е. А, Алфавитный подход к измерению количества информации.docx

• М. Д., 2023 Современное состояние экономики России в условиях санкций и перспективы ее развития.docx

• Лабораторная работа э 04 Измерение составляющих магнитного поля Земли методом наложения внешнего поля.doc

• Вопросы к экзамену по дисциплине Информационные технологии.docx

• Верно ли утверждение, что брак и семья это общественные формы регулирования отношений между людьми, состоящими в родственных связях.docx