Описание системы "автомобиль"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Агентство по образованию РФ

Волгоградский государственный технический Университет

Кафедра САПРиПК

Семестровая работа

по системному анализу

на тему: «Описание системы «автомобиль»

Работу выполнили

студенты гр.ИВТ-360

Верблюдова М.А.,

Игнатенко И.О.

Проверила:

Заболеева-Зотова А.В.

Волгоград 2005

1. Основные методы описания систем

Существует несколько различных методов описания систем. Каждый из них дает возможность выявить свои особенности описываемой системы. Поэтому в зависимости от целей и задач, которые ставит перед собой человек, строящий ту или иную модель, выбирается и наиболее подходящий метод. Иногда полезно описывать одну и ту же систему несколькими методами, чтобы дать полную картину её устройства и функционирования. Рассмотрим основные методы описания систем.

Функциональное описание - это описание, выявляющее особенности функционирования, как всей системы, в общем, так и ее элементов в отдельности. Главной задачей функционального описания является определение основных функций системы, а также определение их зависимости от внешних и внутренних воздействий.

Давайте разберемся, что же такое функция? Функция - это зависимость некоторых выходных значений от входных параметров. Если считать, что функция однозначна, то есть определенному набору входных параметров соответствует определенный набор выходных значений, то такая функция называется R-функцией, а зависимость Y=R(X)-R преобразованием. Если R(X) - детерминированная функция (подчиняющаяся строгим математическим законам), то системы, обладающие этой функцией, называют детерминированными или S1-системами. Если R(X) - вероятностная функция, то соответствующие системы называют вероятностными или S2-системами. И, наконец, если функция неоднозначна и хаотична, то R-преобразование не выполняется, и системы, характеризующиеся такими функциями, называют S3-системами. Существуют также системы, способные самостоятельно, в зависимости от состояния входов, формировать необходимое R-преобразование; очевидно эти системы объединяют в себе все выше перечисленные и называются S0-системами.

Функциональное описание исходит из того, что всякая система выполняет определенные функции: она может просто существовать, служить областью обитания другой системы, наконец, быть материалом для создания других систем; таких различных функций может быть очень много. Система может быть как однофункциональной, то есть выполнять какую-то определенную функцию, так и многофункциональной. В зависимости от характера взаимодействия систем между собой их функции можно разделить по возрастающим рангам: пассивное существование, материал для других систем, обслуживание систем более высокого уровня, противостояние другим системам и среде, поглощение других систем и среды, преобразование других систем и среды.

Обычно функции системы имеют иерархическую структуру, то есть значение функции каждого уровня является числовым функционалом от функции более низких уровней. Обычно функции системы нормально выполняются при каких-то ограничениях входных параметров, если эти параметры выходят за установленные рамки, то система либо разрушается, либо кардинально изменяет свое устройство. В общем, функциональное описание заключается в выделении иерархии функций системы и определении входных и выходных параметров данных функций. Если это возможно, функции заменяют какими-либо математическими, вероятностными или другими выражениями, что позволяет численно следить за функционированием системы. Непосредственно функциональное описание системы S задается следующей семеркой:

S1={T,x,C,Q,y,ц,з},

Где T - множество моментов времени; х - множество мгновенных значений входных воздействий; Q - множество состояний; у - множество значений выходных величин; Y={u:T>y} - множество выходных величин; ц={T*T*T*c} - переходная функция состояния; з=T*Q>y - выходное отображение; C - отрезок входного воздействия; u - отрезок выходной величины.

Основной недостаток функционального описания - неконструктивность; трудность интерпретации и практического применения.

Морфологическое описание - это описание, дающее представление о строении системы, ее подсистемах и элементах. Оно не может быть исчерпывающим. Глубина описания или детализация определяется назначением данного описания. Морфологическое описание - иерархично, и имеет столько уровней, сколько необходимо для решения данной задачи. Иногда, правда, описать следующий уровень не представляется возможным, используя только морфологические методы. Изучение системы в морфологии начинается с изучения ее элементарного состава (то есть элементов, внутрь которых описание не проникает). По составу элементов системы делятся на гомогенные (состоящие из однотипных элементов) и гетерогенные (состоящие из разнотипных элементов).

Важным признаком морфологии является назначение элементов. Выделяют несколько групп элементов: информационные, энергетические и вещественные. Информационные элементы предназначены для приема, запоминания и преобразования информации. Энергетические - для преобразования энергии. Вещественные для преобразования вещества. Но, например, преобразование вещества или информации невозможно без поступления энергии, и наоборот, преобразование энергии невозможно без передачи информации. Поэтому практически любой элемент обладает вышеперечисленными свойствами, в этом случае для описания выбирают наиболее выраженное, и подходящее под требование решаемой задачи, условие. Также существуют нейтральные элементы - элементы, назначение которых сложно установить с нужной точностью.

Следующим важным признаком морфологии является наличие связей. Существуют информационные, энергетические и вещественные связи. Энергетические связи служат для переноса энергии, информационные - для переноса информации. Здесь, как и в случае со свойствами, наблюдается мощное взаимодействие различных типов связей между собой. Вследствие этого становится возможным образование смешанных связей. Также выделяют прямые (происходит перенос информации, энергии, вещества от одного элемента к другому в соответствии с выполняемой функцией), обратные (происходит управление прямой передачей) и нейтральные связи. Качество связей определяется их пропускной способностью.

Давайте теперь перейдем непосредственно к составлению морфологического описания:

SM={S,V,д,K}, где

SM={Si}I - множество элементов и их свойств; V={Vj}j - множество связей; д - структура; K - композиция.

Здесь структуры д бывают: детерминированные, вероятностные, хаотические. Композиция K может быть слабой, с эффекторными подсистемами, с рецепторными подсистемами, с рефлексивными подсистемами, полной и неопределенной.

Информационное описание системы - описание, дающее информацию об организации системы. Существует достаточно много различных определений информации, относящихся к различным областям знания, назовем основные:

1. Информация - совокупность каких-либо сведений, знаний о чем-нибудь.

2. В математике и кибернетике этот термин является количественной мерой энтропии.

3. И, наконец, в философии информация - это свойство материальных объектов сохранять и порождать определенные свойства и состояния.

Первое, а также некоторые другие, не приведенные определения, определяют информацию как какие-либо данные или сведения, отражающие какие-либо процессы. Такая информация называется отображаемой и обозначается I0.

I0=log(p0/p1).

Здесь p0 - число равновероятностных исходов до получения информации, а p1 - число равновероятностных исходов после получения информации.

Перейдем ко второму определению. Энтропия системы есть мера ее неопределенности, то есть чем больше предсказуемы последующие состояния системы, тем меньше у нее энтропия. Количественно энтропию можно найти по формуле:

е=?рilog2pi,

где pi - вероятность i-го состояния.

Информационное описание определяет зависимость морфологических и функциональных свойств системы от качества и количества внутренней (информации о самой системе и о внешней среде) и внешней (информации, поступающей из внешней среды).

Совокупность функционального, морфологического и информационного описания позволяет отразить главные свойства систем.

2. Обоснование выбора функционального описания системы

После выбора системы, мы стали выбирать метод ее описания. Сразу было трудно решить, какой из них лучше использовать, и мы решили рассмотреть их все и выделить один методом исключения.

Первым мы исключили информационный метод описания. Почему? Потому что система «автомобиль» не является средством восприятия или обработки информации и представляет собой достаточно устойчивую систему. В информационном описании много цифр, переменных и формул, что очень сильно затрудняет возможность понятия и осмысления такой работы. системообразующий автомобиль комфортный передвижение

Остается выбрать из морфологического и функционального описания. Мы сделали выбор в сторону функционального. На это нас толкнуло несколько причин:

1. Главная цель любой системы - функционировать, то есть выполнять какую-либо основную функцию или несколько основных функций, осуществляемых за счет выполнения подфункций каждого из его элементов. То есть для конечного пользователя системы практически не важно как устроена система и из чего она состоит, для него главное - чтобы система выполняла предназначенную ей функцию, а уж как это делается - не его дело.

2. Функциональное описание более емко, чем морфологическое, ведь при описании той или иной функции, делается указание на то, от каких параметров зависит ее выполнение. И мы сразу получаем функциональное описание и список элементов «в одном флаконе». К тому же можно легко добавить к функциональному описанию иерархическую структуру системы, и, фактически мы потеряем из морфологического описания лишь характеристики связей между элементами (которые можно определить по их функциям).

3. Функциональное описание больше подходит для сравнения двух систем, так как морфологическое сходство отнюдь не означает функционального, вследствие того, что незначительное морфологическое отклонение может вызвать качественное функциональное различие. В ряде случаев морфологическое различие обнаружить невозможно, и проявляется оно в существенном различии функциональных свойств.

3. Функциональное описание системы

Общая характеристика системы.

Все важнейшие узлы системы( двигатель, каркас автомобиля, подвеска) выполнены из железа.

Системоразрушающие факторы:

1. Механическое воздействие (разрушает систему в результате непрочности материала);

2. Излишний перегрев (влияет на работу двигателя и других подсистем)

3. Воздействие химических растворителей(влияют на тормозную систему(тормозная жидкость), двигатель, в частности на систему охлаждения(тосол, антифриз)

4. Избыточная влажность среды (образует ржавчину практически на всех элементах системы )

5. Излишне низкая температура (при низкой температуре двигатель начинает потреблять больше расходного материала, из-за этого уменьшается КПД, под воздействием низкой температуры металл становится более хрупким, что вызывает механические повреждения элементов системы)

Системообразующие факторы:

1. Рабочая температура (приблизительно 90С, при оптимальной температуре КПД будет максимальным);

2. Наличие смазки в двигателе, в тормозной системе, в подвеске и в других малых подсистемах;

3. Наличие достаточного количества тормозной жидкости, охлаждающей жидкости, топливной жидкости и кислорода;

4. Наличие достаточного заряда батареи;

5. Прочность крепления несущих частей автомобиля.

Иерархическая структура системы

Автомобиль

несущая система решетка радиатора

рамка радиатора

правое (левое) переднее крыло

щиток передка

петля капота

капот

правая (левая) передняя дверь

стойка ветрового стекла

правя (левая) задняя дверь

усилитель крыши

правая (левая) боковина

панель крыши

опора пружины задней подвески

крышка багажника

ниша запасного колеса

центральная стойка

опора пружины передней подвески

пол

передний лонжерон

кронштейн для буксировки

передний (задний) бампер

движущая система двигатель шкив привода генератора

масленый насос

зубчатый шкив насоса охлаждающей жидкости

шатуны

натяжные ролики

шкив распределительного вала

распределительный вал

сальник переднего вала

топливный насос

корпус вспомогательных агрегатов

распределитель зажигания

толкатель

пружина клапана

маховик

выпускательный коллектор

крышка шатуна

масляный фильтр

инжектор

система питания форсунки

контроллер давления

рамка форсунка

топливные трубки

топливный бак

электробензонасос

подающий привод

сливной привод

система охлаждения радиатор отопителя

пароотводящий шланг

шланги

датчик температуры

вентилятор

выпускной патрубок

отводящий шланг

сливная пробка

помпа

расширитель

бачек радиатора

электродвигатель вентилятора

термостат

подвеска передняя шаровая опора

ступица

тормозной диск

защитный кожух

поворотный рычаг

нижняя опорная чашка

стойка

буфер сжатия

подшипник верхней опоры

верхняя опора стойки

гайки

защитный чехол шарнира

нижний рычаг

задняя подвеска опорная шайба

ступица

тормозной диск

защитный кожух

подушка пружины

нижняя опорная чашка

амортизатор

буфер хода сжатия

подшипник верхней опоры

гайки

защитный чехол шарнира

тормоза главный цилиндр

трубопровод

гибкие шланги

бачек главного цилиндра

вакуумный усилитель

регулятор давления

педаль тормоза

тормозной механизм колеса

колодки

пружины

трос

барабан

рулевое управление нижняя часть облицовки

кожуха

кронштейн крепления вала

подшипник вала

стяжной болт

тяги рулевые

опора рулевого механизма

регуляторы

скобы

рулевой вал

распорная втулка

верхняя облицовка

верхний вал

регулировочная втулка

рулевая колонка

стопорное кольцо

4. Функциональное описание системы

Функции системы первого уровня:

1. Обеспечить комфортное и быстрое передвижение

Функции подсистем второго уровня:

1.1. Обеспечивает целостность автомобиля как единого целого путем крепления всех узлов автомобиля на себе.

1.2. Обеспечивает комфортное передвижение

Функции подсистем третьего уровня

1.1.1. Выполняет эстетическую функцию, прикрывая радиатор от механического воздействия.

1.1.2. Обеспечивает крепление решетки радиатора

1.1.3. Выполняет аэродинамическую функцию, придает жесткость каркасу

1.1.4. Крепление двигателя, системы охлаждения, передней подвески, обеспечивает безопасность

1.1.5. Обеспечивает крепление капота

1.1.6. Закрывает основные детали автомобиля, выполняя эстетическую и защитную функцию

1.1.7. Обеспечивает посадку и высадку пассажиров, обеспечивает безопасность

1.1.8. Крепление стекла

1.1.9. Обеспечивает посадку и высадку пассажиров, обеспечивает безопасность

1.1.10. Обеспечивает более жесткое крепление крыши защита крыши от деформаций

1.1.11. Крепление крыши и переднего (заднего) стекла

1.1.12. Защита внутреннюю часть машины от внешних воздействий

1.1.13. Обеспечивает крепление задней подвески, безопасность

1.1.14. Защита груза от внешних воздействий

1.1.15. Предоставление места для хранения запасного колеса

1.1.16. Обеспечивает жесткое крепление крыши, крепление задних дверей, обеспечивает безопасность

1.1.17. Обеспечивает крепление передней подвески, безопасность

1.1.18. Крепление тормозной системы, выхлопной трубы, рычага переключения скоростей, защита от внешних воздействий

1.1.19. Крепление двигателя, кузова автомобиля, придает жесткость передку

1.1.20. Обеспечение буксировки

1.1.21. Защита кузова от внешних повреждений, выполняет эстетическую функцию

1.2.1. Передает движущую силу

1.2.2. Обеспечивает питание двигателя

1.2.3. Обеспечивает понижение температуры двигателя

1.2.4. Обеспечивает движение машины, комфорт передвижения, защита кузова от механических повреждений

1.2.5. Обеспечивает движение машины, комфорт передвижения, защита кузова от механических повреждений

1.2.6. Обеспечивает понижение скорости автомобиля

1.2.7. Контролирование движения автомобиля

Функции подсистем четвертого уровня

1.2.1.1. Обеспечивает крепление генератора

1.2.1.2. Обеспечивает подачу масла двигателю, поддерживание нормального давления масла в двигателе

1.2.1.3. Обеспечение работы насоса охлаждающей жидкости

1.2.1.4. Обеспечивает четкую работу двигателя

1.2.1.5.Обеспечивают натяжение газораспределительного механизма

1.2.1.6. Обеспечивает крепление распределительного вала

1.2.1.7. Распределение давления поршня

1.2.1.8. Обеспечивает герметичность

1.2.1.9.Обеспечивает подачу топлива

1.2.1.10. Обеспечивает защиту вспомогательных агрегатов

1.2.1.11. Обеспечивает распределение зажигания

1.2.1.12. Обеспечивает работу клапана

1.2.1.13. Ограничение хода клапана

1.2.1.14. Выполняет функцию инерционного звена

1.2.1.15. Обеспечивает выхлоп отработанных веществ

1.2.1.16. Предотвращение высыпания роликов

1.2.1.17. Обеспечивает фильтрацию масла

1.2.1.18. Обеспечивает распределение топлива

1.2.2.1. Обеспечивают дозировку топлива

1.2.2.2. Измерение давления

1.2.2.3. Обеспечивает крепление форсунка на коллекторе

1.2.2.4. Обеспечивают проведение топлива

1.2.2.5. Хранение топлива

1.2.2.6. Обеспечивает подачу топлива по трубкам

1.2.2.7. Обеспечивают проведение топлива

1.2.2.8. Обеспечивает слив неотработанного топлива

1.2.3.1. Обеспечивает нагрев салона

1.2.3.2. Обеспечивает отвод пара

1.2.3.3. Обеспечивает подвод жидкости

1.2.3.4. Определение температуры

1.2.3.5. Обеспечивает охлаждение радиатора

1.2.3.6. Выпуск охлаждающей жидкости

1.2.3.7. Обеспечивает отвод жидкости

1.2.3.8. Обеспечивает замену охлаждающей жидкости

1.2.3.9. Обеспечивает подачу охлаждающей жидкости

1.2.3.10. Обеспечивает хранение избыточной жидкости

1.2.3.11. Обеспечивает хранение жидкости

1.2.3.12. Обеспечивает работу вентилятора

1.2.3.13. Определение загруженности системы

1.2.4.1. Обеспечивает подвижность крепления колеса

1.2.4.2. Центрирование колеса

1.2.4.3. Выполняет торможение

1.2.4.4. Защита от внешних воздействий

1.2.4.5. Обеспечивает управление передними колесами

1.2.4.6. Обеспечивает опору для пружины

1.2.4.7. Обеспечивает крепление всех основных элементов подвески

1.2.4.8. Хранение и защита амортизатора

1.2.4.9. Обеспечивает движение опоры

1.2.4.10. Обеспечивает крепление стойки

1.2.4.11. Крепление

1.2.4.12. Обеспечивает защиту шарнира от повреждений

1.2.4.13. Обеспечивает управление колесом

1.2.5.1. Крепление подвески к кузову

1.2.5.2. Центрирование колеса

1.2.5.3. Выполняет торможение

1.2.5.4. Защита от внешних воздействий

1.2.5.5. Регулирование сжатия пружины

1.2.5.6. Обеспечивает опору для пружины

1.2.5.7. Обеспечивает мягкость хода пружины

1.2.5.8. Хранение и защита амортизатора

1.2.5.9. Обеспечивает движение опоры

1.2.5.10. Крепление

1.2.5.11. Обеспечивает защиту шарнира от повреждений

1.2.6.1. Обеспечение качания жидкости в прямом и обратном направлении

1.2.6.2. Обеспечивает провод тормозной жидкости

1.2.6.3. Обеспечивает провод тормозной жидкости

1.2.6.4.Обеспечивает хранение тормозной жидкости

1.2.6.5. Обеспечение облегчения усиления давления

1.2.6.6. Регулирование давления

1.2.6.7. Включение тормозов

1.2.6.8. Обеспечивает тормоз колеса

1.2.6.9. Обеспечивает трение между диском и барабаном

1.2.6.10. Обеспечивают возврат колодок

1.2.6.11. Блокировка задних тормозных колодок

1.2.6.12. Обеспечивает трение задних колодок

1.2.7.1. Выполняет эстетическую функцию, закрывая основные элементы рулевого управления

1.2.7.2. Обеспечивает опору для вала

1.2.7.3. Обеспечивает подвижную опору

1.2.7.4. Выполняет функцию стяжки

1.2.7.5. Передача движения от руля к ступице

1.2.7.6. Обеспечивает опору для рулевого механизма

1.2.7.7. Выполняет регулирование развал-схождения

1.2.7.8. Выполняют функцию фиксации

1.2.7.9. Обеспечивает передачу управления от человека к автомобилю

1.2.7.10. Крепление верхнего вала к кузову

1.2.7.11. Выполняет эстетическую функцию, закрывая основные элементы рулевого управления

1.2.7.12. Выполняет передачу вращательного движения от руля к зубчатой рейке

1.2.7.13. Регулирование зазора

1.2.7.14. Выполняет индивидуальный подпор угла руля

1.2.7.15. Выполняет функцию стопора

Вывод

Описанная система «автомобиль» является достаточно сложной системой со строгой иерархической структурой. Для нее наиболее приемлем функциональный метод описания. Используя его, можно сделать вывод, какие функции выполняются за счет одновременного выполнения других функций. И при неисправности работы данной системы, гораздо легче найти причину неполадки, используя это описание.

Размещено на Allbest.ru