Ono što se naziva osnovnim stanjem sustava. Osnovne definicije. Sustavni pristup modeliranju

Naziv parametra	Značenje
Tema članka:	Stanje sustava
Rubrika (tematska kategorija)	Obrazovanje

Definicija 1.6 Stanje sustava nazivamo skup parametara koji u svakom razmatranom trenutku odražavaju najznačajnije, s određene točke gledišta, aspekte ponašanja sustava i njegovog funkcioniranja.

Definicija je vrlo općenita. Naglašava se da odabir karakteristika stanja ovisi o ciljevima istraživanja. 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 velik broj vrijednosti.

Obično se naziva sustav čije se stanje mijenja tijekom vremena pod utjecajem određenih uzročno-posljedičnih odnosa dinamičan sustav, za razliku od statičkog sustava, čije se stanje ne mijenja tijekom vremena.

Željeno stanje sustava se postiže ili održava odgovarajućim upravljačkim akcijama.

Kontrolirati

U kibernetici se upravljanje shvaća kao proces svrhovitog mijenjanja stanja sustava. Ponekad je kontrola proces obrade percipiranih informacija u signale koji usmjeravaju aktivnosti strojeva i organizama. A procesi percepcije informacija, njihovo pohranjivanje, prijenos i reprodukcija pripadaju području komunikacije. Postoji i šire tumačenje pojma upravljanja, koje uključuje sve elemente upravljačke djelatnosti, objedinjene jedinstvom svrhe i zajedništvom zadataka koje treba riješiti.

Definicija 1.7 Upravljanje Uobičajeno je nazvati informacijskim procesom pripreme i održavanja svrhovitog utjecaja na objekte i procese stvarnog svijeta.

Ovo tumačenje pokriva sva pitanja koja upravno tijelo mora riješiti, od prikupljanja informacija, analize sustava, donošenja odluka, planiranja mjera za provedbu odluka, do generiranja kontrolnih signala i njihovog priopćavanja izvršnim tijelima.

Stanje sustava - pojam i vrste. Klasifikacija i značajke kategorije “Stanje sustava” 2017., 2018.

- Stanje sustava

Pojam vanjskog okruženja Sustav postoji među drugim materijalnim objektima koji nisu uključeni u njega. Ujedinjuje ih koncept "vanjskog okruženja" - objekti vanjskog okruženja. Vanjska okolina je skup objekata (sustava) koji postoje u prostoru i vremenu, koji... [pročitaj više] .

→

Predavanje 2: Svojstva sustava. Klasifikacija sustava

Svojstva sustava.

Dakle, stanje sustava je skup bitnih svojstava koje sustav posjeduje u svakom trenutku vremena.

Svojstvo se shvaća kao strana objekta koja određuje njegovu razliku od drugih objekata ili njegovu sličnost s njima i očituje se u interakciji s drugim objektima.

Karakteristika je nešto što odražava neko svojstvo sustava.

Koja su svojstva sustava poznata.

Iz definicije "sustava" proizlazi da je glavno svojstvo sustava cjelovitost, jedinstvo, koje se postiže određenim odnosima i međudjelovanjima elemenata sustava i očituje se u nastanku novih svojstava koja elementi sustava nemaju. Ova nekretnina nastanak(od engleskog emerge - nastati, pojaviti se).

1. Pojava je stupanj do kojeg su svojstva sustava nesvodiva na svojstva elemenata od kojih se sastoji.
2. Pojava je svojstvo sustava koje uzrokuje pojavu novih svojstava i kvaliteta koji nisu svojstveni elementima koji čine sustav.

Emergencija je suprotno načelo redukcionizma, koji tvrdi da se cjelina može proučavati tako da se ona podijeli na dijelove, a zatim se utvrđivanjem njihovih svojstava utvrđuju svojstva cjeline.

Svojstvo pojavnosti blisko je svojstvu cjelovitosti sustava. Međutim, ne mogu se identificirati.

Integritet sustav znači da svaki element sustava doprinosi provedbi ciljane funkcije sustava.

Cjelovitost i pojavnost integrativna su svojstva sustava.

Prisutnost integrativnih svojstava jedno je od najvažnijih obilježja sustava. Cjelovitost se očituje u tome da sustav ima svoj obrazac funkcionalnosti, svoju svrhu.

Organizacija- složeno svojstvo sustava, koje se sastoji u prisutnosti strukture i funkcioniranja (ponašanja). Neizostavan dio sustava su njihove komponente, odnosno one strukturne tvorevine koje čine cjelinu i bez kojih ona nije moguća.

Funkcionalnost- ovo je manifestacija određenih svojstava (funkcija) u interakciji s vanjskim okruženjem. Ovdje je cilj (svrha sustava) definiran kao željeni krajnji rezultat.

Strukturalnost- ovo je uređenost sustava, određeni skup i raspored elemenata s vezama između njih. Između funkcije i strukture sustava postoji odnos, kao i između filozofskih kategorija sadržaja i forme. Promjena sadržaja (funkcije) povlači za sobom promjenu oblika (strukture), ali i obrnuto.

Važno svojstvo sustava je prisutnost ponašanja - radnji, promjena, funkcioniranja itd.

Vjeruje se da je ovakvo ponašanje sustava povezano s okolinom (okruženjem), tj. s drugim sustavima s kojima dolazi u dodir ili stupa u određene odnose.

Proces namjerne promjene stanja sustava tijekom vremena naziva se ponašanje. Za razliku od kontrole, kada se promjena stanja sustava postiže vanjskim utjecajima, ponašanje provodi isključivo sam sustav, na temelju vlastitih ciljeva.

Ponašanje svakog sustava objašnjava se strukturom sustava nižeg reda koji čine sustav i prisutnošću znakova ravnoteže (homeostaze). Sukladno predznaku ravnoteže, sustav ima određeno stanje (stanja) koja su za njega poželjna. Stoga se ponašanje sustava opisuje u smislu ponovne uspostave tih stanja kada su poremećena promjenama u okolišu.

Drugo svojstvo je svojstvo rasta (razvoja). Razvoj se može promatrati kao sastavni dio ponašanja (i to najvažniji).

Jedno od primarnih, a time i temeljnih svojstava sistemskog pristupa je nedopustivost razmatranja objekta izvan njega. razvoj, što se shvaća kao nepovratna, usmjerena, prirodna promjena materije i svijesti. Kao rezultat toga, nastaje nova kvaliteta ili stanje predmeta. Identifikacija (možda ne sasvim stroga) pojmova “razvoj” i “kretanje” omogućuje nam da to izrazimo u takvom smislu da je bez razvoja postojanje materije, u ovom slučaju sustava, nezamislivo. Naivno je zamišljati da se razvoj odvija spontano. U ogromnoj raznolikosti procesa koji na prvi pogled izgledaju kao nešto poput Brownovog (nasumičnog, kaotičnog) kretanja, uz pomnu pozornost i proučavanje prvo se pojavljuju konture tendencija, a zatim sasvim stabilni obrasci. Ovi zakoni po svojoj prirodi djeluju objektivno, tj. ne ovise o tome želimo li njihovu manifestaciju ili ne. Nepoznavanje zakona i obrazaca razvoja je lutanje u mraku.

Tko ne zna u koju luku plovi, nema povoljan vjetar.

Ponašanje sustava određeno je prirodom reakcije na vanjske utjecaje.

Temeljno svojstvo sustava je održivost, tj. sposobnost sustava da izdrži vanjske poremećaje. O tome ovisi životni vijek sustava.

Jednostavni sustavi imaju pasivne oblike stabilnosti: čvrstoća, ravnoteža, prilagodljivost, homeostaza. A za složene odlučujući su aktivni oblici: pouzdanost, sposobnost preživljavanja i prilagodljivost.

Ako se navedeni oblici stabilnosti jednostavnih sustava (osim čvrstoće) tiču ​​njihovog ponašanja, onda je odlučujući oblik stabilnosti složenih sustava uglavnom strukturne prirode.

Pouzdanost- svojstvo očuvanja strukture sustava, unatoč smrti njegovih pojedinačnih elemenata njihovom zamjenom ili udvostručenjem, i sposobnost preživljavanja- kao aktivno suzbijanje štetnih svojstava. Stoga je pouzdanost pasivniji oblik od mogućnosti preživljavanja.

Prilagodljivost- sposobnost promjene ponašanja ili strukture radi očuvanja, poboljšanja ili stjecanja novih kvaliteta u uvjetima promjenjivog vanjskog okruženja. Preduvjet za mogućnost prilagodbe je postojanje povratnih veza.

Svaki stvarni sustav postoji u okruženju. Veza između njih može biti toliko bliska da postaje teško odrediti granicu između njih. Stoga je izolacija sustava od njegove okoline povezana s jednim ili drugim stupnjem idealizacije.

Mogu se razlikovati dva aspekta interakcije:

• u mnogim slučajevima poprima karakter razmjene između sustava i okoline (materija, energija, informacija);
• okolina je obično izvor neizvjesnosti za sustave.

Utjecaj okoline može biti pasivan ili aktivan (antagonistički, svrhovito suprotstavljen sustavu).

Stoga, u općem slučaju, okolinu treba smatrati ne samo indiferentnom, već i antagonističkom u odnosu na sustav koji se proučava.

Riža. — Klasifikacija sustava

Osnova (kriterij) klasifikacije	Klase sustava
Interakcijom s vanjskom okolinom	Otvoren Zatvoreno Kombinirano
Po strukturi	Jednostavan Kompleks velika
Po prirodi funkcija	Specijalizirani Višenamjenski (univerzalni)
Po prirodi razvoja	Stabilan Razvijanje
Po stupnju organiziranosti	Dobro organizirano Loše organiziran (difuzan)
Prema složenosti ponašanja	Automatski Odlučan Samoorganiziranje Dalekovidan Preobrazba
Po prirodi veze među elementima	Deterministički Stohastički
Po prirodi strukture upravljanja	Centralizirano Decentralizirano
Po namjeni	Produciranje Menadžeri Pratitelji

Klasifikacija naziva podjela na klase prema najbitnijim karakteristikama. Klasa se shvaća kao zbirka objekata koji imaju određene zajedničke karakteristike. Obilježje (ili skup obilježja) osnova je (kriterij) klasifikacije.

Sustav se može okarakterizirati jednom ili više značajki te se u skladu s tim može pronaći mjesto u različitim klasifikacijama od kojih svaka može biti korisna pri odabiru metodologije istraživanja. Obično je svrha klasifikacije ograničiti izbor pristupa prikazivanju sustava i razviti opisni jezik prikladan za odgovarajuću klasu.

Realne sustave dijelimo na prirodne (prirodni sustavi) i umjetne (antropogene) sustave.

Prirodni sustavi: sustavi nežive (fizičke, kemijske) i žive (biološke) prirode.

Umjetni sustavi: stvoreni od strane čovječanstva za vlastite potrebe ili formirani kao rezultat namjernih napora.

Umjetne se dijele na tehničke (tehničke i gospodarske) i društvene (javne).

Tehnički sustav projektira i proizvodi osoba za određenu namjenu.

Društveni sustavi uključuju različite sustave ljudskog društva.

Identifikacija sustava koji se sastoje isključivo od tehničkih uređaja gotovo je uvijek uvjetna, jer oni nisu sposobni generirati vlastito stanje. Ovi sustavi djeluju kao dijelovi većih organizacijskih i tehničkih sustava koji uključuju ljude.

Organizacijski sustav, za čije je učinkovito funkcioniranje značajan čimbenik način organizacije interakcije ljudi s tehničkim podsustavom, naziva se sustav čovjek-stroj.

Primjeri sustava čovjek-stroj: automobil - vozač; avion - pilot; Računalo - korisnik itd.

Dakle, tehnički sustavi se shvaćaju kao jedinstveni konstruktivni skup međusobno povezanih i međusobno djelujućih objekata, namijenjenih svrhovitom djelovanju sa zadatkom postizanja zadanog rezultata u procesu funkcioniranja.

Osobine tehničkih sustava u usporedbi s proizvoljnim skupom objekata ili u usporedbi s pojedinačnim elementima su konstruktivnost (praktična izvedivost odnosa među elementima), usmjerenost i međusobna povezanost sastavnih elemenata te svrhovitost.

Da bi sustav bio otporan na vanjske utjecaje mora imati stabilnu strukturu. Izbor strukture praktički određuje tehnički izgled kako cijelog sustava tako i njegovih podsustava i elemenata. Pitanje prikladnosti korištenja određene strukture treba odlučiti na temelju specifične namjene sustava. Struktura također određuje sposobnost sustava za preraspodjelu funkcija u slučaju potpunog ili djelomičnog gubitka pojedinih elemenata, a time i pouzdanost i održivost sustava za zadane karakteristike njegovih elemenata.

Apstraktni sustavi rezultat su refleksije stvarnosti (stvarnih sustava) u ljudskom mozgu.

Njihovo raspoloženje nužan je korak u osiguravanju učinkovite ljudske interakcije s vanjskim svijetom. Apstraktni (idealni) sustavi objektivni su po svom izvoru, jer im je primarni izvor objektivno postojeća stvarnost.

Apstraktni sustavi se dijele na sustave izravnog preslikavanja (koji odražavaju određene aspekte stvarnih sustava) i generalizirajuće (generalizirajuće) sustave preslikavanja. Prvi uključuju matematičke i heurističke modele, a drugi uključuju konceptualne sustave (teorije metodološke konstrukcije) i jezike.

Na temelju pojma vanjske okoline sustavi se dijele na: otvorene, zatvorene (zatvorene, izolirane) i kombinirane. Podjela sustava na otvorene i zatvorene povezana je s njihovim karakterističnim značajkama: sposobnošću očuvanja svojstava u prisutnosti vanjskih utjecaja. Ako je sustav neosjetljiv na vanjske utjecaje, može se smatrati zatvorenim. Inače - otvoreno.

Otvoreni sustav je sustav koji je u interakciji sa svojom okolinom. Svi stvarni sustavi su otvoreni. Otvoreni sustav je dio općenitijeg sustava ili nekoliko sustava. Ako sustav koji razmatramo izoliramo od ove formacije, tada je preostali dio njegova okolina.

Otvoreni sustav povezan je s okolinom određenim komunikacijama, odnosno mrežom vanjskih veza sustava. Identifikacija vanjskih veza i opis mehanizama interakcije “sustav-okolina” središnji je zadatak teorije otvorenih sustava. Razmatranje otvorenih sustava omogućuje nam da proširimo koncept strukture sustava. Za otvorene sustave uključuje ne samo unutarnje veze između elemenata, već i vanjske veze s okolinom. Pri opisu strukture nastoje se vanjski komunikacijski kanali podijeliti na ulazne (preko kojih okolina utječe na sustav) i izlazne (obrnuto). Skup elemenata ovih kanala koji pripadaju vlastitom sustavu nazivaju se ulazni i izlazni polovi sustava. U otvorenim sustavima najmanje jedan element ima vezu s vanjskom okolinom, najmanje jedan ulazni pol i jedan izlazni pol, kojima je povezan s vanjskom okolinom.

Za svaki sustav, komunikacije sa svim podsustavima koji su mu podređeni i između potonjih su interne, a sve ostale su eksterne. Veze između sustava i vanjske okoline, kao i između elemenata sustava, u pravilu su usmjerene prirode.

Važno je naglasiti da je u svakom realnom sustavu, zbog zakona dijalektike o univerzalnoj povezanosti pojava, broj svih međuodnosa ogroman, pa je nemoguće uzeti u obzir i proučavati apsolutno sve veze, stoga je njihov broj velik. umjetno ograničeno. Pritom je nepraktično uzimati u obzir sve moguće veze, jer među njima ima puno beznačajnih koje praktički ne utječu na funkcioniranje sustava i broj dobivenih rješenja (sa stajališta problema koji se riješeno). Ako promjena karakteristika veze, njeno isključivanje (potpuni prekid) dovode do značajnog pogoršanja rada sustava, smanjenja učinkovitosti, tada je takva veza značajna. Jedan od najvažnijih zadataka istraživača je identificirati sustave koji su bitni za razmatranje u uvjetima komunikacijskog problema koji se rješava i odvojiti ih od nevažnih. Zbog činjenice da se ulazni i izlazni pol sustava ne mogu uvijek jasno identificirati, potrebno je pribjeći određenoj idealizaciji radnji. Najveća idealizacija javlja se kada se razmatra zatvoreni sustav.

Zatvoreni sustav je sustav koji ne djeluje s okolinom ili s okolinom djeluje na strogo definiran način. U prvom slučaju pretpostavlja se da sustav nema ulaznih polova, au drugom da ulaznih polova ima, ali je utjecaj okoline konstantan i potpuno (unaprijed) poznat. Očito, pod posljednjom pretpostavkom, navedeni utjecaji mogu se pripisati samom sustavu, te ga se može smatrati zatvorenim. Za zatvoreni sustav, bilo koji njegov element ima veze samo s elementima samog sustava.

Naravno, zatvoreni sustavi predstavljaju neku apstrakciju stvarnog stanja, jer, strogo govoreći, izolirani sustavi ne postoje. Međutim, očito je da pojednostavljenje opisa sustava, koje uključuje napuštanje vanjskih veza, može dovesti do korisnih rezultata i pojednostaviti proučavanje sustava. Svi realni sustavi su usko ili slabo povezani s vanjskim okruženjem – otvoreni. Ako privremeni prekid ili promjena karakterističnih vanjskih veza ne uzrokuje odstupanja u funkcioniranju sustava izvan unaprijed određenih granica, tada je sustav slabo povezan s vanjskom okolinom. Inače je skučeno.

Kombinirani sustavi sadrže otvorene i zatvorene podsustave. Prisutnost kombiniranih sustava ukazuje na složenu kombinaciju otvorenih i zatvorenih podsustava.

Ovisno o strukturi i prostorno-vremenskim svojstvima sustavi se dijele na jednostavne, složene i velike.

Jednostavni - sustavi koji nemaju razgranatu strukturu, sastoje se od malog broja odnosa i malog broja elemenata. Takvi elementi služe za obavljanje najjednostavnijih funkcija; u njima se ne mogu razlikovati hijerarhijske razine. Posebnost jednostavnih sustava je determinizam (jasna definiranost) nomenklature, broja elemenata i veza kako unutar sustava tako i s okolinom.

Složene – karakteriziraju ih veliki broj elemenata i unutarnjih veza, njihova heterogenost i različita kvaliteta, strukturna raznolikost, te obavljaju složenu funkciju ili više funkcija. Komponente složenih sustava mogu se smatrati podsustavima, od kojih se svaki može detaljizirati još jednostavnijim podsustavima itd. dok se element ne primi.

Definicija N1: sustav se naziva složenim (s epistemološkog stajališta) ako njegova spoznaja zahtijeva zajedničko uključivanje mnogih modela teorija, au nekim slučajevima i mnogih znanstvenih disciplina, kao i uzimanje u obzir nesigurnosti probabilističke i neprobabilističke priroda. Najkarakterističnija manifestacija ove definicije je višemodelnost.

Model- određeni sustav, čije proučavanje služi kao sredstvo dobivanja informacija o drugom sustavu. Ovo je opis sustava (matematičkih, verbalnih, itd.) koji odražavaju određenu skupinu njegovih svojstava.

Definicija N2: sustav se naziva složenim ako se u stvarnosti jasno (značajno) pojavljuju znakovi njegove složenosti. Naime:

1. strukturna složenost - određena je brojem elemenata sustava, brojem i raznolikošću vrsta veza između njih, brojem hijerarhijskih razina i ukupnim brojem podsustava sustava. Sljedeće vrste veza smatraju se glavnim vrstama: strukturne (uključujući hijerarhijske), funkcionalne, uzročne (uzročno-posljedične), informacijske, prostorno-vremenske;
2. složenost funkcioniranja (ponašanje) - određena karakteristikama skupa stanja, pravilima prijelaza iz stanja u stanje, utjecajem sustava na okolinu i okoline na sustav, stupnjem nesigurnosti navedenih karakteristika i pravila;
3. složenost izbora ponašanja - u višealternativnim situacijama, kada je izbor ponašanja određen svrhom sustava, fleksibilnost reakcija na prethodno nepoznate utjecaje okoline;
4. složenost razvoja - određena karakteristikama evolucijskih ili diskontinuiranih procesa.

Naravno, svi znakovi se promatraju u međusobnom odnosu. Hijerarhijska konstrukcija karakteristična je značajka složenih sustava, a razine hijerarhije mogu biti homogene i heterogene. Složene sustave karakteriziraju čimbenici kao što su nemogućnost predviđanja njihovog ponašanja, odnosno slaba predvidljivost, njihova tajnovitost i različita stanja.

Složeni sustavi mogu se podijeliti na sljedeće faktorske podsustave:

1. onaj odlučujući, koji donosi globalne odluke u interakciji s vanjskim okruženjem i raspoređuje lokalne zadatke među svim ostalim podsustavima;
2. informacijske, koje osiguravaju prikupljanje, obradu i prijenos informacija potrebnih za donošenje globalnih odluka i obavljanje lokalnih zadataka;
3. menadžer za provedbu globalnih odluka;
4. homeostaza, održavanje dinamičke ravnoteže unutar sustava i regulacija protoka energije i tvari u podsustavima;
5. prilagodljiv, akumulirajući iskustvo u procesu učenja radi poboljšanja strukture i funkcija sustava.

Veliki sustav je sustav koji nije istovremeno vidljiv s pozicije jednog promatrača u vremenu ili prostoru, za koji je bitan prostorni čimbenik, čiji je broj podsustava vrlo velik, a sastav je heterogen.

Sustav može biti velik i složen. Složeni sustavi objedinjuju veću skupinu sustava, odnosno velike sustave - podklasu složenih sustava.

Temeljni za analizu i sintezu velikih i složenih sustava su postupci dekompozicije i agregacije.

Dekompozicija je podjela sustava na dijelove, nakon čega slijedi samostalno razmatranje pojedinih dijelova.

Očito je da je dekompozicija koncept povezan s modelom, budući da se sam sustav ne može rastaviti bez narušavanja svojstava. Na razini modeliranja različite veze zamijenit će se ekvivalentima ili će se model sustava izgraditi na način da se njegova dekompozicija na zasebne dijelove pokaže prirodnom.

Kada se primijeni na velike i složene sustave, dekompozicija je moćan istraživački alat.

Agregacija je suprotan koncept dekompozicije. U procesu istraživanja javlja se potreba za kombiniranjem elemenata sustava kako bi se on sagledao iz općenitije perspektive.

Dekompozicija i agregacija predstavljaju dva suprotstavljena pristupa razmatranju velikih i složenih sustava, primijenjena u dijalektičkom jedinstvu.

Sustavi kod kojih je stanje sustava jednoznačno određeno početnim vrijednostima i može se predvidjeti za bilo koju sljedeću točku u vremenu nazivaju se deterministički.

Stohastički sustavi su sustavi u kojima su promjene slučajne. Uz nasumične utjecaje, podaci o stanju sustava nisu dovoljni da bi se napravilo predviđanje u narednom trenutku.

Prema stupnju organiziranosti: dobro organizirani, slabo organizirani (difuzni).

Predstaviti analizirani objekt ili proces u obliku dobro organiziranog sustava znači odrediti elemente sustava, njihove odnose i pravila spajanja u veće komponente. Problemska situacija se može opisati u obliku matematičkog izraza. Rješenje problema, kada se prikazuje u obliku dobro organiziranog sustava, provodi se analitičkim metodama formaliziranog prikaza sustava.

Primjeri dobro organiziranih sustava: Sunčev sustav, koji opisuje najznačajnije obrasce planetarnog gibanja oko Sunca; prikaz atoma kao planetarnog sustava koji se sastoji od jezgre i elektrona; opis rada složenog elektroničkog uređaja pomoću sustava jednadžbi koji uzima u obzir osobitosti njegovih radnih uvjeta (prisutnost šuma, nestabilnost napajanja itd.).

Opis objekta u obliku dobro organiziranog sustava koristi se u slučajevima kada je moguće ponuditi deterministički opis i eksperimentalno dokazati opravdanost njegove primjene i primjerenost modela stvarnom procesu. Pokušaji primjene klase dobro organiziranih sustava za predstavljanje složenih višekomponentnih objekata ili višekriterijskih problema nisu uspješni: zahtijevaju neprihvatljivo puno vremena, praktički ih je nemoguće implementirati i neadekvatni su modelima koji se koriste.

Loše organizirani sustavi. Pri predstavljanju objekta u obliku loše organiziranog ili difuznog sustava, zadatak nije odrediti sve komponente koje se uzimaju u obzir, njihova svojstva i veze između njih i ciljeva sustava. Sustav karakterizira određeni skup makroparametara i obrazaca koji se nalaze na temelju proučavanja ne cijelog objekta ili klase pojava, već na temelju odabira komponenti određenih pomoću određenih pravila koja karakteriziraju objekt. ili proces koji se proučava. Na temelju takve studije uzorka dobivaju se karakteristike ili obrasci (statistički, ekonomski) koji se distribuiraju na cijeli sustav kao cjelinu. U tom slučaju se prave odgovarajuće rezervacije. Na primjer, kada se dobiju statističke pravilnosti, one se proširuju na ponašanje cijelog sustava s određenom vjerojatnošću pouzdanosti.

Pristup prikazivanju objekata u obliku difuznih sustava široko se koristi u: opisivanju sustava čekanja, određivanju broja osoblja u poduzećima i ustanovama, proučavanju tokova dokumentiranih informacija u sustavima upravljanja itd.

S gledišta prirode funkcija razlikuju se posebni, višenamjenski i univerzalni sustavi.

Posebne sustave karakterizira jedinstvena namjena i uska stručna specijalizacija servisnog osoblja (relativno nekomplicirana).

Višenamjenski sustavi omogućuju implementaciju nekoliko funkcija na istoj strukturi. Primjer: proizvodni sustav koji osigurava proizvodnju različitih proizvoda unutar određenog asortimana.

Za univerzalne sustave: mnoge radnje implementirane su na istoj strukturi, ali je sastav funkcija manje homogen (manje definiran) u vrsti i količini. Na primjer, kombajn.

Prema prirodi razvoja postoje 2 klase sustava: stabilni i sustavi u razvoju.

U stabilnom sustavu struktura i funkcije se praktički ne mijenjaju tijekom cijelog razdoblja njegovog postojanja i, u pravilu, kvaliteta funkcioniranja stabilnih sustava samo se pogoršava kako se njihovi elementi troše. Korektivne mjere obično mogu samo smanjiti brzinu propadanja.

Izvrsna značajka sustava koji se razvijaju je da tijekom vremena njihova struktura i funkcije prolaze kroz značajne promjene. Funkcije sustava su konstantnije, iako se često modificiraju. Samo njihova namjena ostaje gotovo nepromijenjena. Sustavi koji se razvijaju imaju veću složenost.

Po rastućoj složenosti ponašanja: automatski, odlučujući, samoorganizirajući, anticipacijski, transformativni.

Automatski: nedvosmisleno reagiraju na ograničen skup vanjskih utjecaja, njihova je unutarnja organizacija prilagođena prijelazu u ravnotežno stanje kada se iz njega povuku (homeostaza).

Odlučujući: imaju stalne kriterije za razlikovanje njihove stalne reakcije na široke klase vanjskih utjecaja. Konstantnost unutarnje strukture održava se zamjenom pokvarenih elemenata.

Samoorganiziranje: imaju fleksibilne kriterije razlikovanja i fleksibilne odgovore na vanjske utjecaje, prilagođavajući se različitim vrstama utjecaja. Stabilnost unutarnje strukture viših oblika takvih sustava osigurava se stalnom samoreprodukcijom.

Samoorganizirajući sustavi imaju karakteristike difuznih sustava: stohastičko ponašanje, nestacionarnost pojedinih parametara i procesa. Tome se dodaju znakovi kao što su nepredvidljivost ponašanja; sposobnost prilagodbe promjenjivim uvjetima okoline, promjena strukture kada sustav komunicira s okolinom, uz zadržavanje svojstava cjelovitosti; sposobnost formiranja mogućih opcija ponašanja i odabira najboljeg od njih, itd. Ponekad se ova klasa dijeli na podrazrede, ističući adaptivne ili samoprilagođavajuće sustave, samoizlječive, samoreproduktivne i druge podrazrede koji odgovaraju različitim svojstvima sustava u razvoju .

Primjeri: biološke organizacije, kolektivno ponašanje ljudi, organizacija upravljanja na razini poduzeća, industrije, države u cjelini, tj. u onim sustavima gdje nužno postoji ljudski faktor.

Ako stabilnost u svojoj složenosti počinje nadilaziti složene utjecaje vanjskog svijeta, radi se o anticipacijskim sustavima: on može predvidjeti daljnji tijek interakcije.

Transformabilni su zamišljeni složeni sustavi na najvišoj razini složenosti, nevezani postojanošću postojećih medija. Oni mogu mijenjati materijalne medije zadržavajući svoju individualnost. Primjeri takvih sustava još nisu poznati znanosti.

Sustav se može podijeliti na vrste prema strukturi njihove konstrukcije i značaju uloge koju pojedine komponente imaju u njima u usporedbi s ulogama drugih dijelova.

U nekim sustavima jedan od dijelova može imati dominantnu ulogu (njegov značaj >> (simbol odnosa “značajne superiornosti”) značaj drugih dijelova). Takva će komponenta djelovati kao središnja, određujući funkcioniranje cijelog sustava. Takvi sustavi nazivaju se centralizirani.

U drugim sustavima sve komponente koje ih čine približno su jednako važne. Strukturno, oni nisu smješteni oko neke centralizirane komponente, već su međusobno povezani serijski ili paralelno i imaju približno jednak značaj za funkcioniranje sustava. To su decentralizirani sustavi.

Sustavi se mogu klasificirati prema namjeni. Od tehničkih i organizacijskih sustava izdvajaju se: proizvodni, upravljački, servisni.

U proizvodnim sustavima provode se procesi za dobivanje određenih proizvoda ili usluga. One se pak dijele na materijalno-energetske, u kojima se vrši pretvorba prirodnog okoliša ili sirovina u konačni proizvod materijalne ili energetske prirode, odnosno transport takvih proizvoda; i informacije - za prikupljanje, prijenos i pretvaranje informacija i pružanje informacijskih usluga.

Svrha upravljačkih sustava je organizacija i upravljanje materijalnim, energetskim i informacijskim procesima.

Servisni sustavi angažirani su na održavanju zadanih granica performansi proizvodnih i upravljačkih sustava.

Pročitajte također: C2 Na tri primjera pokažite postojanje višestranačkog političkog sustava u modernoj Rusiji. II. Sustavi čiji se razvoj može prikazati korištenjem Univerzalne sheme evolucije III. Kada je korisno razmatrati gibanje iz pokretnog referentnog okvira (učitelj rješava dva problema)? III. Zahtjevi za organizaciju sustava gospodarenja medicinskim otpadom MES sustavi (Manufacturing Execution System) - sustavi upravljanja proizvodnjom (kod nas poznatiji kao sustavi upravljanja procesima) N za istraživanje mentalnog stanja koje je optimalno kada osoba obavlja različite aktivnosti. Značajke i problemi funkcioniranja valutnog sustava Republike Bjelorusije Sp2-Hibridizirano stanje je karakteristično za atom ako je zbroj broja atoma povezanih s njim i broja njegovih slobodnih elektronskih parova jednak 3 (primjeri).

Stanje sustava određeno je razinama.

Razina je količina mase, energije, informacija sadržana u varijabli (bloku) ili u sustavu kao cjelini u određenom trenutku vremena.

Razine ne ostaju konstantne, prolaze kroz određene promjene. Brzina kojom se te promjene događaju naziva se tempo.

Stope određuju aktivnost, intenzitet i brzinu procesa transformacije, akumulacije, transmisije itd. materija, energija, informacije koje teku unutar sustava.

Tempo i razine su međusobno povezani, ali njihov odnos nije jasan. S jedne strane, stope generiraju nove razine, koje zauzvrat utječu na stope, tj. regulirati ih.

Na primjer, proces difuzije tvari određuje prijelaz sustava s razine x 1 na razinu x 2 (pokretačka snaga procesa prijenosa mase). Istovremeno, brzina ovog procesa (brzina prijenosa mase) ovisi o masi naznačenih razina u skladu s izrazom:

gdje je: a koeficijent prijenosa mase.

Jedna od najvažnijih karakteristika stanja sustava je povratna veza.

Povratna veza je svojstvo sustava (bloka) da reagira na promjenu jedne ili više varijabli uzrokovanu ulaznim utjecajem, na način da, kao rezultat procesa unutar sustava, ta promjena ponovno utječe na isti ili isti varijable.

Povratna veza, ovisno o načinu utjecaja, može biti izravna (kada se obrnuti utjecaj događa bez sudjelovanja varijabli (blokova) - posrednika) ili konturna (kada se obrnuti utjecaj događa uz sudjelovanje varijabli (blokova) - posrednika) (Sl. 3).

Riža. 3. Načelo povratne veze

a – izravna povratna veza; b – povratna petlja.

Ovisno o utjecaju na primarne promjene varijabli u sustavu, razlikuju se dvije vrste povratne sprege:

§ Negativna povratna informacija, tj. kada impuls primljen izvana tvori zatvoreni krug i uzrokuje slabljenje (stabilizaciju) početnog udara;

§ Pozitivna povratna informacija, tj. kada impuls primljen izvana tvori zatvoreni krug i uzrokuje povećanje početnog udara.

Negativna povratna sprega oblik je samoregulacije koja osigurava dinamičku ravnotežu u sustavu. Pozitivna povratna sprega u prirodnim sustavima obično se očituje u obliku relativno kratkotrajnih provala samodestruktivne aktivnosti.

Pretežno negativna priroda povratne sprege ukazuje na to da svaka promjena uvjeta okoline dovodi do promjene varijabli sustava i uzrokuje prijelaz sustava u novo ravnotežno stanje, različito od prvobitnog. Ovaj proces samoregulacije obično se naziva homeostaza.

Sposobnost sustava da uspostavi ravnotežu određena je još dvjema karakteristikama njegovog stanja:

§ Stabilnost sustava, tj. karakteristika koja pokazuje koja veličina promjene vanjskog utjecaja (impuls udara) odgovara dopuštenoj promjeni varijabli sustava, pri kojoj se ravnoteža može vratiti;

§ Stabilnost sustava, tj. karakteristika koja određuje najveću dopuštenu promjenu varijabli sustava pri kojoj se može uspostaviti ravnoteža.

Cilj regulacije u sustavu formuliran je u obliku ekstremnog principa (zakon maksimalne potencijalne energije): evolucija sustava ide u smjeru povećanja ukupnog protoka energije kroz sustav, au stacionarnom stanju njegova postiže se najveća moguća vrijednost (maksimalna potencijalna energija).

Stanje bilo kojeg stvarnog sustava u bilo kojem trenutku u vremenu može se opisati pomoću određenog skupa koji karakterizira sustav veličina - parametar.

Broj parametara, čak i za relativno jednostavan sustav, može biti vrlo velik, pa se u praksi za opisivanje sustava koriste samo najznačajniji, karakteristični parametri koji odgovaraju specifičnim svrhama proučavanja objekata. Dakle, da bi se proučilo zdravstveno stanje osobe sa stajališta potrebe da se oslobodi od posla, prvo se uzimaju u obzir vrijednosti parametara kao što su temperatura i krvni tlak.

Stanje određenog gospodarskog sustava karakteriziraju parametri kao što su količina i kvaliteta outputa, produktivnost rada, fond povrata itd.

Za opisivanje stanja i kretanja sustava mogu se koristiti metode kao što su verbalni opisi, tablični ili matrični opisi, matematički izrazi i grafičke slike.

Verbalni opis svodi se na sekvencijalno navođenje i karakteristike parametara sustava, trendove u njihovim promjenama, te redoslijed promjena stanja sustava. Verbalni opis je vrlo približan i daje samo općenite ideje o sustavu, osim toga, u velikoj je mjeri subjektivan, jer odražava ne samo prave karakteristike sustava, već i stav osobe koja im ih opisuje.

Tablice i matrice najčešće se koriste za kvantitativne karakteristike sustava, izražene vrijednostima njihovih parametara u nekoj fiksnoj vremenskoj točki. Na temelju podataka iz tablice ili skupa tablica mogu se konstruirati dijagrami i grafikoni koji odgovaraju različitim trenucima u vremenu, dajući vizualni prikaz dinamike sustava.

Za opisivanje kretanja sustava i promjena njegovih elemenata koriste se matematički izrazi, koji se pak interpretiraju grafovima koji prikazuju tijek određenih procesa u sustavu.

Međutim, najdublje i primjereno je formalizirana geometrijska interpretacija stanja i kretanja sustava u tzv. prostoru stanja ili faznom prostoru.

Prostor stanja sustava

Prostor stanja sustava je prostor u kojem svaka točka jednoznačno odgovara određenom stanju promatranog dinamičkog sustava, a svakom procesu promjene stanja sustava odgovara određena putanja gibanja prikazne točke u prostoru.

Za opisivanje gibanja dinamičkih sustava koristi se metoda koja se temelji na tzv fazni prostor(n-dimenzionalni euklidski prostor), duž čije su osi iscrtane vrijednosti svih n generaliziranih koordinata dinamičkog sustava koji se razmatra. U ovom slučaju, jedinstvena korespondencija između stanja sustava i točaka faznog prostora postiže se odabirom broja dimenzija jednakog broju generaliziranih koordinata dinamičkog sustava koji se razmatra.

Označimo parametre određenog sustava simbolima z1, z2…zn, koji se mogu smatrati koordinatama vektora z, n dimenzionalnog prostora. Takav vektor je skup realnih brojeva z=(z1,z2..zn). Parametre z1, z2…zn nazivat ćemo faznim koordinatama sustava, a stanja (fazu sustava) predstavljat ćemo točkom z u faznom prostoru. Dimenzija tog prostora određena je brojem faznih koordinata, odnosno brojem njegovih bitnih parametara koje smo odabrali za opis sustava.

U slučaju kada se stanja sustava mogu karakterizirati samo jednim parametrom z1 (na primjer, udaljenost od polazišta vlaka koji se kreće duž zadane rute), tada će fazni prostor biti jednodimenzionalni i prikazuje se kao dio z-osi.

Ako stanje sustava karakteriziraju dva parametra z1 i z2 (na primjer, kretanje automobila, izraženo kutom u odnosu na neki zadani smjer i brzina njegova kretanja), tada će fazni prostor biti dvodimenzionalan.

U slučajevima kada je stanje sustava opisano s 3 parametra (na primjer, kontrola brzine i ubrzanja), ono će biti predstavljeno točkom u trodimenzionalni prostor, a putanja sustava bit će prostorna krivulja u tom prostoru.

U općem slučaju, kada je broj parametara koji karakteriziraju sustav proizvoljan i, kao u većini složenih ekonomskih sustava, znatno veći od 3, geometrijska interpretacija gubi na jasnoći. Međutim, geometrijska terminologija u tim slučajevima ostaje prikladna za opisivanje stanja i kretanja sustava u takozvanom n-dimenzionalnom ili višedimenzionalnom faznom prostoru (hiperprostoru).

Broj nezavisnih parametara sustava naziva se broj stupnjeva slobode ili varijacije sustava.

U stvarnim uvjetima rada sustava i njegovih parametara (faznih koordinata), u pravilu, mogu se mijenjati samo unutar određenih ograničenih granica. Tako je brzina automobila ograničena od 0 do 200 km na sat, temperatura osobe ograničena je od 35 stupnjeva do 42, itd.

Područje faznog prostora izvan kojega reprezentativna točka ne može ići naziva se područje dopuštenih stanja sustava. Pri istraživanju i projektiranju sustava uvijek se pretpostavlja da je sustav unutar raspona svojih dopuštenih stanja.

Ako reprezentna točka izađe izvan tog područja, onda to prijeti rušenjem cjelovitosti sustava, mogućnošću njegovog raspadanja na elemente, narušavanja postojećih veza, odnosno potpunog prestanka njegovog funkcioniranja kao danog sustava.

Područje dopuštenih stanja, koje možemo nazvati poljem sustava, uključuje sve vrste faznih putanja, odnosno linija ponašanja sustava. Skup faznih trajektorija naziva se fazni portret dinamički sustav koji se razmatra. U svim slučajevima kada parametri sustava mogu poprimiti bilo koje vrijednosti u određenom intervalu, odnosno glatko se mijenja reprezentna točka koja se može nalaziti u bilo kojoj točki unutar područja dopuštenih stanja, a radi se o takozvani kontinuirani prostor stanja. Međutim, postoji veliki broj tehničkih, bioloških i ekonomskih sustava u kojima određeni broj parametara - koordinata - može poprimiti samo diskretne vrijednosti.

Samo diskretno se može mjeriti broj strojeva u radionici, broj pojedinih organa i stanica u živom organizmu itd.

Prostor stanja takvih sustava mora se smatrati diskretnim, stoga se njihova točka koja predstavlja stanje takvog sustava ne može nalaziti ni na jednom mjestu u području dopuštenih stanja, već samo u određenim fiksnim točkama tog područja. Promjena stanja takvih sustava, odnosno njihovo kretanje, tumačit će se skokovima prikazne točke iz jednog stanja u drugo, u treće itd. Sukladno tome, trajektorija kretanja prikazne točke imat će diskretan, isprekidan karakter.

Država. Koncept države obično karakterizira trenutnu fotografiju, “odrezak” sustava, zastoj u njegovom razvoju. Određuje se ili kroz ulazne utjecaje i izlazne signale (rezultate), ili kroz svojstva, parametre sustava (npr. tlak, brzina, ubrzanje - za fizičke sustave; produktivnost, trošak proizvodnje, profit - za ekonomske sustave).

Dakle, stanje je skup bitnih svojstava koje sustav posjeduje u određenom trenutku vremena.

Moguća stanja realnog sustava čine skup dopuštenih stanja sustava.

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 je broj beskonačan i neprebrojiv).

Stanja se mogu opisati kroz varijable stanja. Ako su varijable diskretne, tada broj stanja može biti konačan ili prebrojiv. Ako su varijable analogne (kontinuirane), tada je snaga kontinualna.

Poziva se minimalni broj varijabli kroz koje se može specificirati stanje fazni prostor. Promjene stanja sustava prikazuju se u faznom prostoru fazna putanja.

Ponašanje. Ako sustav može prijeći 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) prijelaza iz jednog stanja u drugo nepoznati. Zatim kažu da sustav ima neko ponašanje i saznaju njegovu prirodu.

Ravnoteža. Sposobnost sustava da u odsutnosti vanjskih ometajućih utjecaja (ili uz stalne utjecaje) održi svoje stanje neodređeno dugo vrijeme. Ovo stanje se naziva stanje ravnoteže.

Održivost. Sposobnost sustava da se vrati u stanje ravnoteže nakon što je iz tog stanja izašao pod utjecajem vanjskih (a u sustavima s aktivnim elementima - unutarnjih) ometajućih utjecaja.

Stanje ravnoteže u koje se sustav može vratiti nazivamo stabilnim stanjem ravnoteže.

Razvoj. Razvoj se obično shvaća kao povećanje složenosti sustava, poboljšanje prilagodljivosti vanjskim uvjetima. Kao rezultat toga, nastaje nova kvaliteta ili stanje predmeta.

Preporučljivo je izdvojiti posebnu klasu razvijajućih (samoorganizirajućih) sustava koji imaju posebna svojstva i zahtijevaju korištenje posebnih pristupa njihovom modeliranju.

Ulazi sustavax i- to su različite točke utjecaja vanjske okoline na sustav (slika 1.3).

Ulazi u sustav mogu biti informacije, materija, energija i sl. koji su podložni transformaciji.

Generalizirani unos ( x) imenovati neko (bilo koje) stanje svih r ulaze sustava, koji se mogu prikazati kao vektor

x = (x 1 , x 2 , x 3 , …, x k, …, x r).

Izlazi sustavay i- to su različite točke utjecaja sustava na vanjsku okolinu (slika 1.3).

Izlaz sustava rezultat je transformacije informacija, materije i energije.

Kretanje sustava je proces dosljedne promjene u svom stanju.

Razmotrimo ovisnosti stanja sustava o funkcijama (stanjima) ulaza sustava, njegovih stanja (prijelaza) i izlaza.

Stanje sustava Z(t) u bilo koje vrijeme t ovisi o funkciji ulaza x(t), kao i iz svojih prethodnih stanja na trenutke (t– 1), (t– 2), ..., tj. od funkcija svojih stanja (prijelaza)

Z(t) = F c , (1)

Gdje F c– funkcija stanja (prijelaza) sustava.

Odnos između ulazne funkcije X(t) i izlazna funkcija Y(t) sustavi, bez uzimanja u obzir prethodnih stanja, mogu se prikazati u obliku

Y(t) = Fv [x(t)],

Gdje F in– funkcija izlaza sustava.

Sustav s takvom izlaznom funkcijom naziva se statički.

Ako izlaz sustava ne ovisi samo o funkcijama ulaza X(t), ali i na funkcije stanja (prijelaze) Z( t – 1), Z(t– 2), ..., zatim

sustavi s takvom izlaznom funkcijom nazivaju se dinamičan(ili sustavi s ponašanjem).

Ovisno o matematičkim svojstvima funkcija ulaza i izlaza sustava, razlikuju se diskretni i kontinuirani sustavi.

Za kontinuirane sustave izrazi (1) i (2) izgledaju ovako:

(4)

Jednadžba (3) određuje stanje sustava i naziva se jednadžba stanja sustava.

Jednadžba (4) određuje promatrani izlaz sustava i naziva se jednadžba promatranja.

Funkcije F c(funkcija stanja sustava) 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) sustavi.

Prethodna stanja su parametar "memorije" sustava. Prema tome, vrijednost v karakterizira volumen (dubinu) memorije sustava.

Procesi sustava je skup uzastopnih promjena u stanju sustava za postizanje cilja. Procesi sustava uključuju:

– ulazni proces;

– izlazni proces;