Ono što se zove osnovno stanje sistema. Osnovne definicije. Sistematski pristup modeliranju
| Naziv parametra | Značenje |
| Tema članka: | Stanje sistema |
| Rubrika (tematska kategorija) | Obrazovanje |
Definicija 1.6 Stanje sistema nazivaju skup parametara koji u svakom razmatranom trenutku vremena odražavaju najznačajnije, sa određene tačke gledišta, aspekte ponašanja sistema i njegovog funkcionisanja.
Definicija je vrlo opšta. Naglašava se da izbor karakteristika države zavisi od ciljeva studije. U najjednostavnijim slučajevima, stanje se može procijeniti jednim parametrom koji može imati dvije vrijednosti (uključeno ili isključeno, 0 ili 1). U složenijim studijama potrebno je uzeti u obzir mnoge parametre koji mogu poprimiti veliki broj vrijednosti.
Obično se naziva sistem čije se stanje vremenom menja pod uticajem određenih uzročno-posledičnih veza dinamičan sistem, za razliku od statičkog sistema, čije se stanje ne menja tokom vremena.
Željeno stanje sistema se postiže ili održava odgovarajućim kontrolnim radnjama.
Kontrola
U kibernetici, kontrola se percipira kao proces namjernog mijenjanja stanja sistema. Ponekad je kontrola proces obrade percipiranih informacija u signale koji usmjeravaju aktivnosti strojeva i organizama. A procesi percepcije informacija, njihovo skladištenje, prijenos i reprodukcija pripadaju području komunikacije. Postoji i šira interpretacija pojma menadžmenta, koji uključuje sve elemente upravljačke aktivnosti, ujedinjene jedinstvom svrhe i zajedništvom zadataka koje treba rješavati.
Definicija 1.7 Menadžment Uobičajeno je da se informacijski proces pripreme i održavanja naziva svrsishodnim utjecajem na objekte i procese stvarnog svijeta.
Ovo tumačenje obuhvata sva pitanja koja organ upravljanja treba da reši, od prikupljanja informacija, analize sistema, donošenja odluka, planiranja mera za sprovođenje odluka, do generisanja kontrolnih signala i njihovog saopštavanja izvršnim organima.
Stanje sistema - pojam i vrste. Klasifikacija i karakteristike kategorije „Stanje sistema“ 2017, 2018.
Pojam spoljašnjeg okruženja Sistem postoji među ostalim materijalnim objektima koji u njega nisu uključeni. Objedinjuje ih koncept „spoljnog okruženja“ - objekti spoljašnjeg okruženja. Eksterno okruženje je skup objekata (sistema) postojećih u prostoru i vremenu, koji... [pročitaj više] .
Predavanje 2: Svojstva sistema. Klasifikacija sistema
Svojstva sistema.
Dakle, stanje sistema je skup bitnih svojstava koje sistem posjeduje u svakom trenutku.
Svojstvo se shvaća kao strana objekta koja određuje njegovu razliku od drugih objekata ili njegovu sličnost s njima i manifestira se u interakciji s drugim objektima.
Karakteristika je nešto što odražava neku osobinu sistema.
Koja su svojstva sistema poznata.
Iz definicije „sistema“ proizilazi da je glavno svojstvo sistema integritet, jedinstvo, koje se ostvaruje određenim odnosima i interakcijama elemenata sistema i manifestuje se u nastanku novih svojstava koja elementi sistema ne poseduju. Ova nekretnina emergence(od engleskog emerge - nastati, pojaviti se).
- Nastanak je stepen do kojeg su svojstva sistema nesvodiva na svojstva elemenata od kojih se sastoji.
- Nastanak je svojstvo sistema koje uzrokuje nastanak novih svojstava i kvaliteta koji nisu svojstveni elementima koji čine sistem.
Pojava je suprotan princip redukcionizma, koji kaže da se cjelina može proučavati dijeljenjem na dijelove, a zatim, određivanjem njihovih svojstava, određujući svojstva cjeline.
Svojstvo pojave je blisko svojstvu integriteta sistema. Međutim, oni se ne mogu identifikovati.
Integritet sistem znači da svaki element sistema doprinosi implementaciji ciljne funkcije sistema.
Integritet i pojavnost su integrativna svojstva sistema.
Prisustvo integrativnih svojstava jedna je od najvažnijih karakteristika sistema. Integritet se manifestuje u činjenici da sistem ima svoj obrazac funkcionalnosti, svoju svrhu.
Organizacija- kompleksno svojstvo sistema, koje se sastoji u prisustvu strukture i funkcionisanja (ponašanja). Neizostavan dio sistema su njihove komponente, odnosno one strukturne formacije koje čine cjelinu i bez kojih se ne može.
Funkcionalnost- ovo je manifestacija određenih svojstava (funkcija) u interakciji sa vanjskim okruženjem. Ovdje se cilj (svrha sistema) definira kao željeni krajnji rezultat.
Strukturalnost- to je uređenost sistema, određeni skup i raspored elemenata sa vezama između njih. Postoji odnos između funkcije i strukture sistema, kao i između filozofskih kategorija sadržaja i forme. Promjena sadržaja (funkcija) podrazumijeva promjenu forme (strukture), ali i obrnuto.
Važno svojstvo sistema je prisustvo ponašanja – radnji, promena, funkcionisanja itd.
Smatra se da je ovakvo ponašanje sistema povezano sa okruženjem (okruženjem), tj. sa drugim sistemima sa kojima dolazi u kontakt ili ulazi u određene odnose.
Proces namjernog mijenjanja stanja sistema tokom vremena naziva se ponašanje. Za razliku od kontrole, kada se promjena stanja sistema postiže vanjskim utjecajima, ponašanje provodi isključivo sam sistem, na osnovu vlastitih ciljeva.
Ponašanje svakog sistema se objašnjava strukturom sistema nižeg reda koji čine sistem i prisustvom znakova ravnoteže (homeostaze). U skladu sa znakom ravnoteže, sistem ima određeno stanje (stanja) koja su mu poželjna. Stoga se ponašanje sistema opisuje u smislu obnavljanja ovih stanja kada su narušena promjenama okoline.
Drugo svojstvo je svojstvo rasta (razvoja). Razvoj se može posmatrati kao sastavni deo ponašanja (i to najvažniji).
Jedan od primarnih, a samim tim i fundamentalnih atributa sistemskog pristupa je neprihvatljivost razmatranja objekta izvan njega. razvoj, što se shvata kao nepovratna, usmerena, prirodna promena materije i svesti. Kao rezultat, javlja se novi kvalitet ili stanje objekta. Identifikacija (možda ne sasvim striktna) pojmova „razvoj“ i „kretanje“ nam omogućava da to izrazimo u takvom smislu da je bez razvoja nezamislivo postojanje materije, u ovom slučaju sistema. Naivno je zamisliti da se razvoj odvija spontano. U ogromnoj raznolikosti procesa koji na prvi pogled izgledaju kao nešto poput braunovskog (slučajnog, haotičnog) kretanja, uz veliku pažnju i proučavanje, prvo se pojavljuju konture tendencija, a potom i prilično stabilni obrasci. Ovi zakoni po svojoj prirodi djeluju objektivno, tj. ne zavisi od toga da li želimo njihovo ispoljavanje ili ne. Nepoznavanje zakona i obrazaca razvoja luta u mraku.
Ko ne zna u koju luku plovi, nema povoljan vjetar.
Ponašanje sistema je određeno prirodom reakcije na spoljašnje uticaje.
Osnovno svojstvo sistema je održivost, tj. sposobnost sistema da izdrži vanjske smetnje. O tome zavisi životni vek sistema.
Jednostavni sistemi imaju pasivne oblike stabilnosti: snagu, ravnotežu, prilagodljivost, homeostazu. A za složene, odlučujući su aktivni oblici: pouzdanost, preživljavanje i prilagodljivost.
Ako se navedeni oblici stabilnosti jednostavnih sistema (osim čvrstoće) tiču njihovog ponašanja, onda je odlučujući oblik stabilnosti složenih sistema uglavnom strukturne prirode.
Pouzdanost- svojstvo očuvanja strukture sistema, uprkos smrti njegovih pojedinačnih elemenata njihovom zamjenom ili umnožavanjem, i preživljavanje- kao aktivno suzbijanje štetnih kvaliteta. Dakle, pouzdanost je pasivniji oblik od preživljavanja.
Prilagodljivost- sposobnost promene ponašanja ili strukture u cilju očuvanja, poboljšanja ili sticanja novih kvaliteta u uslovima promenljivog spoljašnjeg okruženja. Preduslov za mogućnost adaptacije je prisustvo povratnih veza.
Svaki pravi sistem postoji u okruženju. Veza između njih može biti toliko bliska da postaje teško odrediti granicu između njih. Stoga je izolacija sistema od njegovog okruženja povezana sa ovim ili onim stepenom idealizacije.
Mogu se razlikovati dva aspekta interakcije:
- u mnogim slučajevima poprima karakter razmene između sistema i okoline (materija, energija, informacija);
- okruženje je obično izvor nesigurnosti za sisteme.
Uticaj okoline može biti pasivan ili aktivan (antagonistički, ciljano suprotstavljen sistemu).
Stoga, u opštem slučaju, okruženje treba smatrati ne samo indiferentnim, već i antagonističkim u odnosu na sistem koji se proučava.
Rice. — Klasifikacija sistema
| Osnova (kriterijum) klasifikacije | Sistemske klase |
|---|---|
| Interakcijom sa spoljnim okruženjem | Otvori Zatvoreno Kombinovano |
| Po strukturi | Jednostavno Kompleks Veliko |
| Po prirodi funkcija | Specijalizovani Multifunkcionalni (univerzalni) |
| Po prirodi razvoja | Stabilan U razvoju |
| Po stepenu organizacije | Dobro organizovano Loše organizovano (difuzno) |
| Prema složenosti ponašanja | Automatski Odlučan Samoorganiziranje Foresighted Transformacija |
| Po prirodi veze između elemenata | Deterministički Stohastic |
| Po prirodi upravljačke strukture | Centralizovano Decentralizovano |
| Po namjeni | Produkcija Menadžeri Poslužitelji |
Klasifikacija nazvana podjela na klase prema najbitnijim karakteristikama. Pod klasom se podrazumijeva skup objekata koji imaju određene karakteristike zajedništva. Karakteristika (ili skup karakteristika) je osnova (kriterijum) klasifikacije.
Sistem se može okarakterisati jednom ili više karakteristika i, shodno tome, može se naći mesto u različitim klasifikacijama, od kojih svaka može biti korisna pri izboru metodologije istraživanja. Tipično, svrha klasifikacije je da ograniči izbor pristupa prikazivanju sistema i da razvije jezik opisa koji je pogodan za odgovarajuću klasu.
Realni sistemi se dele na prirodne (prirodni sistemi) i veštačke (antropogene) sisteme.
Prirodni sistemi: sistemi nežive (fizičke, hemijske) i žive (biološke) prirode.
Vještački sistemi: stvoreni od strane čovječanstva za svoje potrebe ili nastali kao rezultat namjernih napora.
Veštačke se dele na tehničke (tehničke i ekonomske) i društvene (javne).
Tehnički sistem dizajnira i proizvodi osoba za određenu svrhu.
Društveni sistemi uključuju različite sisteme ljudskog društva.
Identifikacija sistema koji se sastoje samo od tehničkih uređaja je skoro uvek uslovna, jer oni nisu u stanju da generišu sopstveno stanje. Ovi sistemi deluju kao delovi većih organizacionih i tehničkih sistema koji uključuju ljude.
Organizacioni sistem, za čije efikasno funkcionisanje je značajan faktor način organizovanja interakcije ljudi sa tehničkim podsistemom, naziva se sistem čovek-mašina.
Primeri sistema čovek-mašina: automobil - vozač; avion - pilot; Računar - korisnik itd.
Dakle, tehnički sistemi se shvataju kao jedinstveni konstruktivni skup međusobno povezanih i međusobno povezanih objekata, namenjenih svrsishodnim radnjama sa zadatkom postizanja zadatog rezultata u procesu funkcionisanja.
Odlike tehničkih sistema u poređenju sa proizvoljnim skupom objekata ili u poređenju sa pojedinačnim elementima su konstruktivnost (praktična izvodljivost odnosa između elemenata), orijentacija i međusobna povezanost sastavnih elemenata i svrsishodnost.
Da bi sistem bio otporan na vanjske uticaje, mora imati stabilnu strukturu. Izbor strukture praktično određuje tehnički izgled kako čitavog sistema, tako i njegovih podsistema i elemenata. Pitanje prikladnosti korištenja određene strukture treba odlučiti na osnovu specifične namjene sistema. Struktura također određuje sposobnost sistema da preraspodijeli funkcije u slučaju potpunog ili djelomičnog gubitka pojedinih elemenata, a samim tim i pouzdanost i preživljavanje sistema za date karakteristike njegovih elemenata.
Apstraktni sistemi su rezultat refleksije stvarnosti (stvarnih sistema) u ljudskom mozgu.
Njihovo raspoloženje je neophodan korak u osiguravanju efikasne ljudske interakcije sa vanjskim svijetom. Apstraktni (idealni) sistemi su objektivni po svom izvoru, jer je njihov primarni izvor objektivno postojeća realnost.
Apstraktni sistemi se dijele na sisteme direktnog preslikavanja (koji odražavaju određene aspekte stvarnih sistema) i generalizirajuće (generalizirajuće) sisteme mapiranja. Prvi uključuju matematičke i heurističke modele, a drugi konceptualne sisteme (teorije metodološke konstrukcije) i jezike.
Na osnovu koncepta spoljašnjeg okruženja sistemi se dele na: otvorene, zatvorene (zatvorene, izolovane) i kombinovane. Podjela sistema na otvorene i zatvorene povezana je s njihovim karakterističnim karakteristikama: sposobnošću očuvanja svojstava u prisustvu vanjskih utjecaja. Ako je sistem neosjetljiv na vanjske utjecaje, može se smatrati zatvorenim. Inače - otvoreno.
Otvoreni sistem je sistem koji je u interakciji sa svojim okruženjem. Svi pravi sistemi su otvoreni. Otvoreni sistem je dio općenitijeg sistema ili nekoliko sistema. Ako sistem koji se razmatra izolujemo od ove formacije, onda je preostali dio njegovo okruženje.
Otvoreni sistem je određenim komunikacijama povezan sa okruženjem, odnosno mrežom eksternih veza sistema. Identifikacija eksternih veza i opis mehanizama interakcije „sistem-okruženje” je centralni zadatak teorije otvorenih sistema. Razmatranje otvorenih sistema omogućava nam da proširimo koncept strukture sistema. Za otvorene sisteme ne uključuje samo unutrašnje veze između elemenata, već i eksterne veze sa okolinom. Kada opisuju strukturu, pokušavaju da podele eksterne komunikacione kanale na ulazne (preko kojih okruženje utiče na sistem) i izlazne (obrnuto). Skup elemenata ovih kanala koji pripadaju njihovom vlastitom sistemu nazivaju se ulazni i izlazni polovi sistema. U otvorenim sistemima najmanje jedan element ima vezu sa spoljnim okruženjem, najmanje jedan ulazni i jedan izlazni pol, sa kojima je povezan sa spoljašnjim okruženjem.
Za svaki sistem, veze sa svim podsistemima koji su mu podređeni i između ovih su interni, a svi ostali su eksterni. Veze između sistema i spoljašnjeg okruženja, kao i između elemenata sistema, po pravilu su usmerene.
Važno je naglasiti da je u svakom realnom sistemu, zbog zakona dijalektike o univerzalnoj povezanosti pojava, broj svih međuodnosa ogroman, pa je nemoguće uzeti u obzir i proučavati apsolutno sve veze, pa je njihov broj umjetno ograničen. Istovremeno, nepraktično je uzeti u obzir sve moguće veze, jer među njima ima mnogo beznačajnih koje praktično ne utiču na funkcionisanje sistema i broj dobijenih rešenja (sa gledišta problema koji se postavljaju). riješeno). Ako promjena karakteristika veze, njeno isključivanje (potpuni prekid) dovode do značajnog pogoršanja rada sistema, smanjenja efikasnosti, tada je takva veza značajna. Jedan od najvažnijih zadataka istraživača je da identifikuje sisteme koji su bitni za razmatranje u uslovima komunikacijskog problema koji se rešava i da ih odvoji od nebitnih. Zbog činjenice da se ulazni i izlazni polovi sistema ne mogu uvijek jasno identificirati, potrebno je pribjeći određenoj idealizaciji djelovanja. Najveća idealizacija se javlja kada se razmatra zatvoreni sistem.
Zatvoreni sistem je sistem koji nije u interakciji sa okolinom ili je u interakciji sa okruženjem na strogo definisan način. U prvom slučaju se pretpostavlja da sistem nema ulazne polove, au drugom da postoje ulazni polovi, ali je uticaj okoline konstantan i potpuno (unapred) poznat. Očigledno, pod posljednjom pretpostavkom, naznačeni uticaji se mogu pripisati samom sistemu, te se može smatrati zatvorenim. Za zatvoreni sistem, bilo koji njegov element ima veze samo sa elementima samog sistema.
Naravno, zatvoreni sistemi predstavljaju neku apstrakciju stvarne situacije, jer, strogo govoreći, izolovani sistemi ne postoje. Međutim, očigledno je da pojednostavljivanje opisa sistema, koje uključuje napuštanje eksternih veza, može dovesti do korisnih rezultata i pojednostaviti proučavanje sistema. Svi realni sistemi su usko ili slabo povezani sa spoljašnjim okruženjem – otvoreni. Ako privremeni prekid ili promjena karakterističnih vanjskih veza ne uzrokuje odstupanja u funkcionisanju sistema preko unaprijed određenih granica, onda je sistem slabo povezan sa vanjskim okruženjem. Inače je skučeno.
Kombinovani sistemi sadrže otvorene i zatvorene podsisteme. Prisustvo kombinovanih sistema ukazuje na složenu kombinaciju otvorenih i zatvorenih podsistema.
U zavisnosti od strukture i prostorno-vremenskih svojstava, sistemi se dele na jednostavne, složene i velike.
Jednostavni - sistemi koji nemaju razgranate strukture, koji se sastoje od malog broja odnosa i malog broja elemenata. Takvi elementi služe za obavljanje najjednostavnijih funkcija u njima se ne mogu razlikovati hijerarhijski nivoi. Karakteristična karakteristika jednostavnih sistema je determinizam (jasna definicija) nomenklature, broja elemenata i veza kako unutar sistema tako i sa okruženjem.
Kompleksno – karakteriše ga veliki broj elemenata i unutrašnjih veza, njihova heterogenost i različit kvalitet, strukturalna raznolikost, a obavljaju složenu funkciju ili veći broj funkcija. Komponente složenih sistema mogu se smatrati podsistemima, od kojih svaki može biti detaljan čak i jednostavnijim podsistemima, itd. dok se element ne primi.
Definicija N1: sistem se naziva složenim (sa epistemološkog stanovišta) ako njegovo saznanje zahtijeva zajedničko uključivanje mnogih modela teorija, a u nekim slučajevima i mnogih naučnih disciplina, kao i uzimanje u obzir nesigurnosti vjerovatnog i neprobabilističkog priroda. Najkarakterističnija manifestacija ove definicije je multimodelnost.
Model- određeni sistem čije proučavanje služi kao sredstvo za dobijanje informacija o drugom sistemu. Ovo je opis sistema (matematičkih, verbalnih, itd.) koji odražavaju određenu grupu njegovih svojstava.
Definicija N2: sistem se naziva složenim ako se u stvarnosti jasno (značajno) pojavljuju znaci njegove složenosti. naime:
- strukturna složenost – određena je brojem elemenata sistema, brojem i raznovrsnošću vrsta veza između njih, brojem hijerarhijskih nivoa i ukupnim brojem podsistema sistema. Sljedeće vrste veza smatraju se glavnim tipovima: strukturne (uključujući hijerarhijske), funkcionalne, uzročne (uzročno-posledične), informacione, prostorno-vremenske;
- složenost funkcionisanja (ponašanja) – određena je karakteristikama skupa stanja, pravilima prelaska iz stanja u stanje, uticajem sistema na životnu sredinu i okruženja na sistem, stepenom neizvesnosti navedenih karakteristika i pravila;
- složenost izbora ponašanja - u višealternativnim situacijama, kada je izbor ponašanja određen svrhom sistema, fleksibilnost reakcija na ranije nepoznate uticaje okoline;
- složenost razvoja – određena karakteristikama evolucijskih ili diskontinuiranih procesa.
Naravno, svi znakovi se razmatraju u međusobnoj vezi. Hijerarhijska konstrukcija je karakteristična za složene sisteme, a nivoi hijerarhije mogu biti i homogeni i heterogeni. Kompleksne sisteme karakterišu faktori kao što su nemogućnost predviđanja njihovog ponašanja, odnosno loša predvidljivost, njihova tajnost i različita stanja.
Složeni sistemi se mogu podijeliti u sljedeće faktorske podsisteme:
- odlučujući, koji donosi globalne odluke u interakciji sa spoljašnjim okruženjem i distribuira lokalne zadatke među svim ostalim podsistemima;
- informacije, koje osiguravaju prikupljanje, obradu i prijenos informacija potrebnih za donošenje globalnih odluka i obavljanje lokalnih zadataka;
- menadžer za implementaciju globalnih odluka;
- homeostaza, održavanje dinamičke ravnoteže unutar sistema i regulacija protoka energije i materije u podsistemima;
- adaptivni, akumulirajući iskustvo u procesu učenja za poboljšanje strukture i funkcija sistema.
Veliki sistem je sistem koji nije istovremeno uočljiv sa pozicije jednog posmatrača u vremenu ili prostoru, za koji je prostorni faktor značajan, čiji je broj podsistema veoma veliki, a sastav heterogen.
Sistem može biti veliki i složen. Složeni sistemi objedinjuju veću grupu sistema, odnosno velike sisteme – podklasu složenih sistema.
Osnova analize i sinteze velikih i složenih sistema su postupci dekompozicije i agregacije.
Dekompozicija je podjela sistema na dijelove, nakon čega slijedi nezavisno razmatranje pojedinačnih dijelova.
Očigledno je da je dekompozicija koncept povezan sa modelom, budući da se sam sistem ne može rastaviti bez narušavanja svojstava. Na nivou modeliranja, različite veze će biti zamijenjene ekvivalentima, ili će se model sistema izgraditi na način da se njegova dekompozicija na odvojene dijelove pokaže prirodnom.
Kada se primjenjuje na velike i složene sisteme, dekompozicija je moćno istraživačko sredstvo.
Agregacija je suprotan koncept dekompozicije. U procesu istraživanja javlja se potreba za kombinovanjem elemenata sistema kako bi se on sagledao iz opštije perspektive.
Dekompozicija i agregacija predstavljaju dva suprotstavljena pristupa razmatranju velikih i složenih sistema, primenjena u dijalektičkom jedinstvu.
Sistemi za koje je stanje sistema jedinstveno određeno početnim vrijednostima i koje se može predvidjeti za bilo koju narednu tačku u vremenu nazivaju se deterministički.
Stohastički sistemi su sistemi u kojima su promene slučajne. Sa slučajnim uticajima, podaci o stanju sistema nisu dovoljni da bi se napravilo predviđanje u narednom trenutku.
Prema stepenu organizovanosti: dobro organizovano, loše organizovano (difuzno).
Predstaviti analizirani objekat ili proces u obliku dobro organizovanog sistema znači odrediti elemente sistema, njihove odnose i pravila za kombinovanje u veće komponente. Problemska situacija se može opisati u obliku matematičkog izraza. Rješenje problema kada je predstavljen u obliku dobro organizovanog sistema se sprovodi analitičkim metodama formalizovanog predstavljanja sistema.
Primeri dobro organizovanih sistema: Sunčev sistem, koji opisuje najznačajnije obrasce kretanja planeta oko Sunca; prikaz atoma kao planetarnog sistema koji se sastoji od jezgra i elektrona; opis rada složenog elektronskog uređaja pomoću sistema jednačina koji uzima u obzir posebnosti njegovih radnih uslova (prisustvo buke, nestabilnost napajanja, itd.).
Opis objekta u obliku dobro organizovanog sistema koristi se u slučajevima kada je moguće ponuditi deterministički opis i eksperimentalno dokazati legitimnost njegove primene i adekvatnost modela realnom procesu. Pokušaji primjene klase dobro organiziranih sistema za predstavljanje složenih višekomponentnih objekata ili višekriterijumskih problema nisu uspješni: zahtijevaju neprihvatljivo veliku količinu vremena, praktično ih je nemoguće implementirati i neadekvatni su korištenim modelima.
Loše organizovani sistemi. Prilikom predstavljanja objekta u obliku loše organizovanog ili difuznog sistema, zadatak nije odrediti sve komponente koje se uzimaju u obzir, njihova svojstva i veze između njih i ciljeve sistema. Sistem karakteriše određeni skup makroparametara i obrazaca koji se pronalaze na osnovu proučavanja ne čitavog objekta ili klase pojava, već na osnovu odabira komponenti određenih pomoću određenih pravila koja karakterišu objekat. ili proces koji se proučava. Na osnovu takve studije uzorka dobijaju se karakteristike ili obrasci (statistički, ekonomski) i distribuiraju na cijeli sistem u cjelini. U tom slučaju se prave odgovarajuće rezervacije. Na primjer, kada se dobiju statističke pravilnosti, one se proširuju na ponašanje cijelog sistema sa određenom sigurnošću.
Pristup prikazivanju objekata u obliku difuznih sistema široko se koristi u: opisivanju sistema čekanja, određivanju broja zaposlenih u preduzećima i ustanovama, proučavanju tokova dokumentarnih informacija u sistemima upravljanja itd.
Sa stanovišta prirode funkcija razlikuju se posebni, multifunkcionalni i univerzalni sistemi.
Posebne sisteme karakteriše jedinstvena namena i uska profesionalna specijalizacija uslužnog osoblja (relativno nesložena).
Multifunkcionalni sistemi vam omogućavaju da implementirate nekoliko funkcija na istoj strukturi. Primer: proizvodni sistem koji obezbeđuje proizvodnju različitih proizvoda u okviru određenog asortimana.
Za univerzalne sisteme: mnoge akcije se implementiraju na istoj strukturi, ali je sastav funkcija manje homogen (manje definisan) po vrsti i količini. Na primjer, kombajn.
Prema prirodi razvoja, postoje 2 klase sistema: stabilni i u razvoju.
U stabilnom sistemu struktura i funkcije se praktično ne menjaju tokom čitavog perioda njegovog postojanja i, po pravilu, kvalitet funkcionisanja stabilnih sistema se samo pogoršava kako se njihovi elementi troše. Popravne mjere obično mogu samo smanjiti stopu pogoršanja.
Odlična karakteristika sistema koji se razvija je da tokom vremena njihova struktura i funkcije prolaze kroz značajne promjene. Funkcije sistema su konstantnije, iako se često mijenjaju. Samo njihova svrha ostaje praktično nepromijenjena. Sistemi koji se razvijaju imaju veću složenost.
Po redoslijedu sve veće složenosti ponašanja: automatski, odlučni, samoorganizirajući, anticipativni, transformativni.
Automatski: nedvosmisleno reaguju na ograničen skup spoljašnjih uticaja, njihova unutrašnja organizacija je prilagođena prelasku u ravnotežno stanje kada se iz njega povuku (homeostaza).
Odlučujuće: imaju stalne kriterije za razlikovanje njihovog stalnog odgovora na široke klase vanjskih utjecaja. Konstantnost unutrašnje strukture održava se zamjenom neispravnih elemenata.
Samoorganiziranje: imaju fleksibilne kriterije diskriminacije i fleksibilne odgovore na vanjske utjecaje, prilagođavajući se različitim vrstama utjecaja. Stabilnost unutrašnje strukture viših oblika takvih sistema osigurava se stalnom samoreproduciranjem.
Samoorganizujući sistemi imaju karakteristike difuznih sistema: stohastičko ponašanje, nestacionarnost pojedinačnih parametara i procesa. Ovome se dodaju znakovi kao što su nepredvidljivost ponašanja; sposobnost prilagođavanja promjenjivim uvjetima okoline, mijenjanje strukture kada je sistem u interakciji sa okolinom, uz zadržavanje svojstava integriteta; sposobnost formiranja mogućih opcija ponašanja i odabira najboljeg od njih, itd. Ponekad se ova klasa dijeli na podklase, ističući adaptivne ili samopodešavajuće sisteme, samoiscjeljujuće, samoreproducirajuće i druge podklase koje odgovaraju različitim svojstvima sistema u razvoju .
Primeri: biološke organizacije, kolektivno ponašanje ljudi, organizacija upravljanja na nivou preduzeća, industrije, države u celini, tj. u onim sistemima u kojima nužno postoji ljudski faktor.
Ako stabilnost u svojoj složenosti počne da prevazilazi složene uticaje spoljašnjeg sveta, to su anticipativni sistemi: on može da predvidi dalji tok interakcije.
Transformabilni su zamišljeni složeni sistemi na najvišem nivou složenosti, koji nisu vezani postojanošću postojećih medija. Oni mogu mijenjati materijalne medije zadržavajući svoju individualnost. Primjeri takvih sistema još uvijek nisu poznati nauci.
Sistem se može podijeliti na tipove na osnovu strukture njihove konstrukcije i značaja uloge koju pojedine komponente imaju u njima u poređenju sa ulogama drugih dijelova.
U nekim sistemima jedan od dijelova može igrati dominantnu ulogu (njegov značaj >> (simbol odnosa “značajne superiornosti”) značaj drugih dijelova). Takva komponenta će djelovati kao centralna, određujući funkcioniranje cijelog sistema. Takvi sistemi se nazivaju centralizovani.
U drugim sistemima, sve komponente koje ih čine približno su podjednako važne. Strukturno, oni se ne nalaze oko neke centralizovane komponente, već su međusobno povezani serijski ili paralelno i imaju približno isti značaj za funkcionisanje sistema. To su decentralizovani sistemi.
Sistemi se mogu klasifikovati prema namjeni. Među tehničkim i organizacionim sistemima su: proizvodnja, upravljanje, servisiranje.
U proizvodnim sistemima implementiraju se procesi za dobijanje određenih proizvoda ili usluga. Oni se pak dijele na materijalno-energetske, u kojima se vrši transformacija prirodnog okoliša ili sirovina u konačni proizvod materijalne ili energetske prirode, odnosno transport takvih proizvoda; i informacije - za prikupljanje, prenošenje i pretvaranje informacija i pružanje informacionih usluga.
Svrha kontrolnih sistema je organizovanje i upravljanje materijalnim, energetskim i informacionim procesima.
Servisni sistemi se bave održavanjem specificiranih granica performansi proizvodnih i upravljačkih sistema.
Pročitajte također:
|
Stanje sistema je određeno nivoima.
Nivo je količina mase, energije, informacije sadržane u varijabli (bloku) ili u sistemu kao cjelini u datom trenutku.
Nivoi ne ostaju konstantni, prolaze kroz određene promjene. Brzina kojom se ove promjene dešavaju naziva se tempo.
Stope određuju aktivnost, intenzitet i brzinu procesa transformacije, akumulacije, transmisije itd. materija, energija, informacije koje teku unutar sistema.
Tempo i nivoi su međusobno povezani, ali njihov odnos nije jasan. S jedne strane, stope generišu nove nivoe, koji zauzvrat utiču na stope, tj. regulisati ih.
Na primjer, proces difuzije tvari određuje prijelaz sistema sa nivoa x 1 na nivo x 2 (pokretačka sila procesa prijenosa mase). Istovremeno, brzina ovog procesa (brzina prenosa mase) zavisi od mase naznačenih nivoa u skladu sa izrazom:
gdje je: a koeficijent prijenosa mase.
Jedna od najvažnijih karakteristika stanja sistema je povratna sprega.
Povratna informacija je svojstvo sistema (bloka) da odgovori na promjenu jedne ili više varijabli uzrokovanih ulaznim utjecajem, na način da, kao rezultat procesa unutar sistema, ova promjena ponovo utiče na istu ili istu varijable.
Povratna informacija, u zavisnosti od načina uticaja, može biti direktna (kada se obrnuti uticaj javlja bez učešća varijabli (blokova) - posrednika) ili konturna (kada se obrnuti uticaj javlja uz učešće varijabli (blokova) - posrednika) (sl. 3).
Rice. 3. Princip povratne informacije
a – direktna povratna informacija; b – povratna sprega.
U zavisnosti od uticaja na primarne promene varijabli u sistemu, razlikuju se dve vrste povratnih informacija:
§ Negativne povratne informacije, tj. kada impuls primljen izvana formira zatvoreni krug i uzrokuje slabljenje (stabilizaciju) početnog udara;
§ Pozitivne povratne informacije, tj. kada impuls primljen izvana formira zatvoreni krug i uzrokuje povećanje početnog udara.
Negativna povratna sprega je oblik samoregulacije koja osigurava dinamičku ravnotežu u sistemu. Pozitivna povratna sprega u prirodnim sistemima se obično manifestuje u obliku relativno kratkotrajnih naleta samodestruktivne aktivnosti.
Pretežno negativna priroda povratne sprege ukazuje da svaka promjena uslova okoline dovodi do promjene varijabli sistema i uzrokuje prelazak sistema u novo ravnotežno stanje, različito od prvobitnog. Ovaj proces samoregulacije se obično naziva homeostaza.
Sposobnost sistema da uspostavi ravnotežu određena je još dvema karakteristikama njegovog stanja:
§ Stabilnost sistema, tj. karakteristika koja pokazuje kolika veličina promene spoljašnjeg uticaja (impulsa udara) odgovara dozvoljenoj promeni sistemskih varijabli, pri kojoj se ravnoteža može uspostaviti;
§ Stabilnost sistema, tj. karakteristika koja određuje maksimalnu dozvoljenu promjenu sistemskih varijabli pri kojoj se ravnoteža može uspostaviti.
Cilj regulacije u sistemu je formulisan u obliku ekstremnog principa (zakon maksimalne potencijalne energije): evolucija sistema ide u pravcu povećanja ukupnog protoka energije kroz sistem, a u stacionarnom stanju njegov postiže se maksimalna moguća vrijednost (maksimalna potencijalna energija).
Stanje bilo kog realnog sistema u bilo kom trenutku može se opisati pomoću određenog skupa koji karakteriše sistem veličina - parametar.
Broj parametara, čak i za relativno jednostavan sistem, može biti veoma velik, pa se stoga u praksi za opisivanje sistema koriste samo najznačajniji, karakteristični parametri koji odgovaraju specifičnoj nameni objekata proučavanja. Dakle, da bi se proučilo zdravstveno stanje osobe sa stanovišta potrebe da ga se oslobodi posla, prvo se uzimaju u obzir vrijednosti parametara kao što su temperatura i krvni tlak.
Stanje određenog ekonomskog sistema karakterišu parametri kao što su količina i kvalitet proizvoda, produktivnost rada, fond povrata itd.
Za opisivanje stanja i kretanja sistema mogu se koristiti metode kao što su verbalni opisi, tabelarni ili matrični opisi, matematički izrazi i grafičke slike.
Verbalni opis svodi se na sekvencijalno nabrajanje i karakteristike parametara sistema, trendove u njihovim promjenama i redoslijed promjena stanja sistema. Verbalni opis je veoma približan i daje samo opšte ideje o sistemu, osim toga, u velikoj meri je subjektivan, jer odražava ne samo prave karakteristike sistema, već i stav osobe koja ih opisuje prema njima.
Tabele i matrice se najčešće koriste za kvantitativne karakteristike sistema, izražene vrijednostima njihovih parametara u nekom fiksnom trenutku u vremenu. Na osnovu podataka iz tabele ili skupa tabela, mogu se konstruisati dijagrami i grafikoni koji odgovaraju različitim trenutcima u vremenu, dajući vizuelni prikaz dinamike sistema.
Koriste se za opisivanje kretanja sistema i promjena u njegovim elementima matematički izrazi, koji se pak tumače grafovima koji prikazuju tok određenih procesa u sistemu.
Međutim, najdublji i adekvatniji je formalizovana geometrijska interpretacija stanja i kretanja sistema u takozvanom prostoru stanja ili faznom prostoru.
Prostor stanja sistema
Prostor stanja sistema je prostor u kome svaka tačka jedinstveno odgovara određenom stanju dinamičkog sistema koji se razmatra, a svaki proces promene stanja sistema odgovara određenoj putanji kretanja tačke koja predstavlja u prostoru.
Za opisivanje kretanja dinamičkih sistema korištena je metoda zasnovana na tzv fazni prostor(n-dimenzionalni euklidski prostor), duž čije su osi ucrtane vrijednosti svih n generaliziranih koordinata dinamičkog sistema koji se razmatra. U ovom slučaju, jedinstvena korespondencija između stanja sistema i tačaka faznog prostora postiže se izborom broja dimenzija jednakih broju generalizovanih koordinata dinamičkog sistema koji se razmatra.
Označimo parametre određenog sistema simbolima z1, z2…zn, koji se mogu posmatrati kao koordinate vektora z, n dimenzionalnog prostora. Takav vektor je skup realnih brojeva z=(z1,z2..zn). Parametri z1, z2…zn će se zvati faznim koordinatama sistema, a stanja (faza sistema) će biti predstavljena tačkom z u faznom prostoru. Dimenzija ovog prostora određena je brojem faznih koordinata, odnosno brojem njegovih bitnih parametara koje smo odabrali da opišemo sistem.
U slučaju kada se stanja sistema mogu okarakterisati samo jednim parametrom z1 (na primer, rastojanjem od tačke polaska voza koji se kreće duž date rute), tada će fazni prostor biti jednodimenzionalni i prikazano kao dio z-ose.
Ako stanje sistema karakterišu dva parametra z1 i z2 (na primer, kretanje automobila, izraženo uglom u odnosu na neki zadati pravac i brzinom njegovog kretanja), tada će fazni prostor biti dvodimenzionalni.
U slučajevima kada je stanje sistema opisano sa 3 parametra (na primjer, kontrola brzine i ubrzanja), ono će biti predstavljeno točkom u trodimenzionalni prostor, a putanja sistema će biti prostorna kriva u ovom prostoru.
U opštem slučaju, kada je broj parametara koji karakterišu sistem proizvoljan i, kao u većini složenih ekonomskih sistema, značajno veći od 3, geometrijska interpretacija gubi na jasnoći. Međutim, geometrijska terminologija u ovim slučajevima ostaje pogodna za opisivanje stanja i kretanja sistema u takozvanom n-dimenzionalnom ili višedimenzionalnom faznom prostoru (hiperprostoru).
Poziva se broj nezavisnih parametara sistema broj stepeni slobode ili varijacije sistema.
U realnim uslovima rada sistema i njegovi parametri (koordinate faza), po pravilu, mogu da se menjaju samo u određenim ograničenim granicama. Dakle, brzina automobila je ograničena od 0 do 200 km na sat, temperatura osobe je ograničena sa 35 stepeni na 42, itd.
Područje faznog prostora preko kojeg reprezentativna tačka ne može ići se naziva područje dozvoljenih stanja sistema. Prilikom istraživanja i projektovanja sistema uvek se pretpostavlja da je sistem u opsegu svojih dozvoljenih stanja.
Ako reprezentativna tačka izađe izvan ovog područja, onda to prijeti uništavanjem integriteta sistema, mogućnosti njegovog raspadanja na elemente, narušavanja postojećih veza, odnosno potpunim prestankom njegovog funkcionisanja kao datog sistema.
Područje dopuštenih stanja, koje se može nazvati poljem sistema, uključuje sve vrste faznih trajektorija, odnosno linija ponašanja sistema. Skup faznih trajektorija se naziva fazni portret dinamički sistem koji se razmatra. U svim slučajevima kada parametri sistema mogu da poprime bilo koje vrednosti u određenom intervalu, odnosno da se reprezentativna tačka nesmetano menja, koja se može nalaziti u bilo kojoj tački unutar oblasti dozvoljenih stanja, a mi imamo posla sa takozvani kontinuirani prostor stanja. Međutim, postoji veliki broj tehničkih, bioloških i ekonomskih sistema u kojima određeni broj parametara – koordinata – može imati samo diskretne vrijednosti.
Samo diskretno se može mjeriti broj mašina u radionici, broj pojedinih organa i ćelija u živom organizmu itd.
Prostor stanja ovakvih sistema se mora smatrati diskretnim, pa se njihova tačka koja predstavlja stanje takvog sistema ne može nalaziti ni na jednom mestu u oblasti dozvoljenih stanja, već samo u određenim fiksnim tačkama ovog regiona. Promjena stanja ovakvih sistema, odnosno njihovo kretanje, tumačit će se skokovima reprezentativne tačke iz jednog stanja u drugo, u treće itd. Shodno tome, putanja kretanja reprezentativne tačke će imati diskretan, isprekidan karakter.
Država. Koncept stanja obično karakteriše trenutnu fotografiju, „delić“ sistema, zastoj u njegovom razvoju. Određuje se ili kroz ulazne uticaje i izlazne signale (rezultate), ili kroz svojstva, parametre sistema (npr. pritisak, brzina, ubrzanje - za fizičke sisteme; produktivnost, trošak proizvodnje, profit - za ekonomske sisteme).
Dakle, stanje je skup bitnih svojstava koje sistem posjeduje u datom trenutku.
Moguća stanja realnog sistema čine skup dozvoljenih stanja sistema.
Broj stanja (snaga skupa stanja) može biti konačan, prebrojiv (broj stanja se mjeri diskretno, ali je njihov broj beskonačan); kontinuum moći (stanja se kontinuirano mijenjaju i njihov broj je beskonačan i nebrojiv).
Države se mogu opisati kroz varijable stanja. Ako su varijable diskretne, tada broj stanja može biti ili konačan ili prebrojiv. Ako su varijable analogne (kontinuirane), onda je snaga kontinualna.
Poziva se minimalni broj varijabli kroz koje se stanje može specificirati fazni prostor. Promjene u stanju sistema se prikazuju u faznom prostoru fazna putanja.
Ponašanje. Ako je sistem sposoban da pređe iz jednog stanja u drugo (npr. s 1 →s 2 →s 3 → ...), onda kažu da ima ponašanje. Ovaj koncept se koristi kada su obrasci (pravila) prelaska iz jednog stanja u drugo nepoznati. Onda kažu da sistem ima neko ponašanje i saznaju njegovu prirodu.
Equilibrium. Sposobnost sistema da u odsustvu spoljašnjih ometajućih uticaja (ili sa stalnim uticajima) održava svoje stanje proizvoljno dugo vremena. Ovo stanje se naziva stanje ravnoteže.
Održivost. Sposobnost sistema da se vrati u stanje ravnoteže nakon što je iz tog stanja uklonjen pod uticajem spoljašnjih (a u sistemima sa aktivnim elementima - unutrašnjih) remetalnih uticaja.
Stanje ravnoteže u koje je sistem sposoban da se vrati naziva se stabilno stanje ravnoteže.
Razvoj. Razvoj se obično shvata kao povećanje složenosti sistema, poboljšanje prilagodljivosti spoljnim uslovima. Kao rezultat, javlja se novi kvalitet ili stanje objekta.
Preporučljivo je razlikovati posebnu klasu razvijajućih (samoorganizirajućih) sistema koji imaju posebna svojstva i zahtijevaju korištenje posebnih pristupa njihovom modeliranju.
Sistemski ulazix i- to su različite tačke uticaja spoljašnjeg okruženja na sistem (slika 1.3).
Inputi sistema mogu biti informacije, materija, energija itd., koji su podložni transformaciji.
Generalizovani unos ( X) navedite neko (bilo koje) stanje od svih r sistemski ulazi, koji se mogu predstaviti kao vektor
X = (x 1 , x 2 , x 3 , …, x k, …, x r).
Sistemski izlaziy i- to su različite tačke uticaja sistema na spoljašnje okruženje (slika 1.3).
Izlaz sistema je rezultat transformacije informacija, materije i energije.
Kretanje sistema je proces dosljedne promjene njegovog stanja.
Razmotrimo ovisnosti stanja sistema o funkcijama (stanjima) ulaza sistema, njegovih stanja (prijelaza) i izlaza.
Stanje sistema Z(t) u bilo koje vrijeme t zavisi od funkcije ulaza X(t), kao i iz svojih prethodnih stanja na trenutke (t– 1), (t– 2), ..., tj. od funkcija svojih stanja (tranzicije)
Z(t) = F c , (1)
Gdje Fc– funkcija stanja (tranzicije) sistema.
Odnos između ulazne funkcije X(t) i funkcija izlaza Y(t) sistemi, bez uzimanja u obzir prethodnih stanja, mogu se predstaviti u obliku
Y(t) = Fv [X(t)],
Gdje F in– funkcija izlaza sistema.
Sistem s takvom izlaznom funkcijom se zove statički.
Ako sistemski izlaz ne zavisi samo od funkcija ulaza X(t), ali i na funkcije stanja (prijelaza) Z( t – 1), Z(t– 2), ..., dakle
sistemi sa takvom izlaznom funkcijom se pozivaju dinamičan(ili sistemi sa ponašanjem).
U zavisnosti od matematičkih svojstava funkcija ulaza i izlaza sistema, razlikuju se diskretni i kontinuirani sistemi.
Za kontinuirane sisteme izrazi (1) i (2) izgledaju ovako:
(4)
Jednačina (3) određuje stanje sistema i naziva se jednačina stanja sistema.
Jednačina (4) određuje posmatrani izlaz sistema i naziva se jednačina zapažanja.
Funkcije Fc(funkcija stanja sistema) i F in(izlazna funkcija) uzimaju u obzir ne samo trenutno stanje Z(t), ali i prethodna stanja Z(t – 1), Z(t – 2), …, Z(t – v) sistemi.
Prethodna stanja su parametar sistemske "memorije". Dakle, vrijednost v karakterizira volumen (dubinu) sistemske memorije.
Sistemski procesi je skup uzastopnih promjena stanja sistema radi postizanja cilja. Sistemski procesi uključuju:
– proces unosa;
– izlazni proces;
Učitavanje...
