Структурно-функциональный метод изучения технических объектов и исследований, страница 14

Управление электродвигателем путем подключения и отключения от питающей сети и, следовательно, стиральной машиной в целом осуществляется человеком, выполняющим функции системы управления машиной.

Рассмотрим применение структурно-функционального метода при изучении физических процессов в электрических элементах и цепях. Например, при протекании постоянного тока в контуре с индуктивностью энергия магнитного поля контура

,

где L – индуктивность контура;

I – ток в контуре.

Для лучшего усвоения формулы необходимо раскрыть процессы преобразования энергии в контуре (табл. 4).

Таблица 4

Реализация процессов преобразования энергии в контуре с индуктивностью

Процессы преобразования энергии	Реализация процессов
1. Получение энергии	От источника электрической энергии
2. Передача	Ток в контуре с индуктивностью
3. Хранение	Кратковременное
4. Обработка	Преобразование электрической энергии в энергию магнитного поля контура с индуктивностью
5. Воздействие на внешний объект	Магнитным полем на окружающую среду
6. Воздействие на процессы	Материально-энергетическое

При изучении теоретических положений электротехники в качестве наглядных средств чаще всего применяются различные схемы и диаграммы. В учебниках для вузов часто отсутствуют графики, существенно облегчающие понимание зависимостей между параметрами и величинами электрических цепей. Используя формулу энергии магнитного поля контура с индуктивностью, можно, например, построить графики:

1) зависимости тока I от индуктивности L при заданном значении энергии магнитного поля (C); из формулы W_Mполучаем:

,

откуда . График I = f(L) дает наглядное представление зависимости, которая может быть использована при разработке электрического устройства (рис. 15);

2) зависимости индуктивности L₁ от индуктивности L₂ при их соосном расположении и заданных значениях тока и энергии магнитного поля (рис. 16):

,

откуда ,

.

        Рис. 15. График I = f(L)                     Рис. 16. График L₁ = f(L₂)

Важнейшими компонентами современных систем управления являются компьютеры, представляющие собой сложное сочетание двух взаимосвязанных и взаимодействующих элементов – аппаратных средств и программного обеспечения. Программное обеспечение компьютера разделяется на прикладное и системное, основу которого составляет операционная система (ОС). ОС – это комплекс программ, который управляет аппаратурой компьютера, осуществляет эффективное использование его ресурсов и контролирует процессы выполнения прикладных программ.

Рассмотрим применение структурно-функционального метода для анализа системы восстановления работоспособности ОС Windows 2000. Для этого преобразуем систему восстановления работоспособности ОС в систему управления программно-аппаратным комплексом ОС, объединив элементы и функциональные модули системы восстановления ОС в группы, реализующие различные информационные процессы в системе управления программно-аппаратным комплексом ОС.

Представим данную систему управления в виде обобщенной информационной структуры (рис. 17), осуществляющей следующие информационные процессы: получения, передачи, хранения, обработки информации, управления информационными процессами, контроля информационных процессов, воздействия на объект управления.

Рассмотрим подробнее, как реализуются информационные процессы в данной системе управления. Информационный процесс передачи информации пронизывает всю систему управления, т.е. осуществляется во всех элементах и модулях программно-аппаратного комплекса ОС. Получение информации – измерение параметров работы программно-аппаратного комплекса ОС. Данный информационный процесс реализован с помощью следующих модулей ОС: Windows File Protection (WFP) – защита системных файлов; System File Checker (SFC) – проверка системных файлов; File Signature Verification (FSV) – верификация цифровой подписи файлов. Хранение информации осуществляется с помощью процедур записи событий в системный журнал и отладочной информации в файл. Обработка информации заключается в выявлении причин сбоя и построении алгоритма восстановления работоспособности ОС. В зависимости от конкретного вида сбоя или ошибки, возникшей в процессе функционирования или загрузки ОС, выбирается определенный алгоритм восстановления. В качестве примера приведем возможные виды сбоев в работе ОС: аппаратный сбой, перезапись системного файла; несовместимый драйвер; повреждение главной загрузочной записи и/или загрузочного сектора на системном разделе; повреждение системного реестра; некорректно работающий системный сервис; ошибка четности в системе памяти и т.д. Управление информационными процессами осуществляется автономной подсистемой ОС, которая запускается модулями, реализующими процесс получения информации (программно-аппаратные средства обнаружения сбоев). Воздействие на объект управления осуществляется реализацией построенного алгоритма восстановления работоспособности ОС. В данном примере это может быть:

1) в случае изменения\замещения защищаемого системного файла осуществляется поиск корректной версии этого файла в каталоге %System Root%\system32\dllcache и запись ее поверх измененного файла;

2) изменение системного реестра;

3) перезагрузка компьютера и др.

Подводя итог, необходимо отметить, что анализ программного обеспечения (ПО), в отличие от анализа аппаратных информационных устройств, имеет свою специфику. В частности, при анализе ПО необходимо учитывать, что оно реализуется программно-аппаратным способом. При этом достоверность передачи данных обеспечивается аппаратно.

Приведенные примеры подтверждают большую эффективность использования структурно-функционального метода при изучении различных технических объектов. Метод позволяет детально рассмотреть фундаментальные процессы, осуществляемые на всех уровнях иерархической организации объектов, и технические средства их реализации. Изоморфизм технических средств и процессов в системах управления, технологических объектах и электрооборудовании, используемый в методе, позволяет существенно облегчить понимание нового учебного материала.