מה שנקרא המצב הבסיסי של המערכת. הגדרות בסיסיות. גישה שיטתית למידול
| שם פרמטר | מַשְׁמָעוּת |
| נושא המאמר: | מצב המערכת |
| כותרת (קטגוריה נושאית) | חינוך |
הגדרה 1.6 מצב מערכתלקרוא למערכת של פרמטרים שבכל רגע נחשב בזמן משקפים את ההיבטים המשמעותיים ביותר, מנקודת מבט מסוימת, של התנהגות המערכת ותפקודה.
ההגדרה מאוד כללית. הוא מדגיש כי בחירת מאפייני המדינה תלויה במטרות המחקר. במקרים הפשוטים ביותר, ניתן להעריך את המצב לפי פרמטר אחד שיכול לקחת שני ערכים (מופעל או כבוי, 0 או 1). במחקרים מורכבים יותר, יש צורך לקחת בחשבון פרמטרים רבים שיכולים לקבל מספר רב של ערכים.
מערכת שמצבה משתנה עם הזמן בהשפעת קשרי סיבה ותוצאה מסוימים נקראת בדרך כלל דִינָמִימערכת, בניגוד למערכת סטטית, שמצבה אינו משתנה עם הזמן.
המצב הרצוי של המערכת מושג או נשמר על ידי פעולות בקרה מתאימות.
לִשְׁלוֹט
בקיברנטיקה, שליטה נתפסת כתהליך של שינוי מכוון של מצב מערכת. לפעמים שליטה היא תהליך של עיבוד מידע נתפס לאותות המכוונים את הפעילות של מכונות ואורגניזמים. ותהליכי תפיסת המידע, אחסונו, שידורו ושעתקו שייכים לתחום התקשורת. ישנה גם פרשנות רחבה יותר למושג הניהול, הכוללת את כל מרכיבי הפעילות הניהולית, המאוחדת באחדות המטרה ובמשותף למשימות שיש לפתור.
הגדרה 1.7 הַנהָלָהנהוג לקרוא לתהליך המידע של הכנה ושימור השפעה תכליתית על אובייקטים ותהליכים של העולם האמיתי.
פרשנות זו מכסה את כל הסוגיות שעל הגוף המנהל לפתור, החל מאיסוף מידע, ניתוח מערכת, קבלת החלטות, תכנון צעדים ליישום החלטות, ועד להפקת אותות בקרה והעברתם לגופים המבצעים.
מצב המערכת - מושג וסוגים. סיווג ותכונות של קטגוריית "מצב מערכת" 2017, 2018.
מושג הסביבה החיצונית המערכת קיימת בין אובייקטים חומריים אחרים שאינם כלולים בה. הם מאוחדים על ידי המושג "סביבה חיצונית" - אובייקטים של הסביבה החיצונית. הסביבה החיצונית היא קבוצה של אובייקטים (מערכות) הקיימות במרחב ובזמן, אשר... [קרא עוד] .
הרצאה 2: מאפייני מערכת. סיווג מערכת
מאפיינים של מערכות.
אז המצב של מערכת הוא קבוצת המאפיינים החיוניים שיש למערכת בכל רגע בזמן.
מאפיין מובנה כצד של אובייקט הקובע את ההבדל שלו מאובייקטים אחרים או את הדמיון שלהם אליהם ומתבטא בעת אינטראקציה עם אובייקטים אחרים.
מאפיין הוא משהו שמשקף תכונה כלשהי של המערכת.
אילו תכונות של מערכות ידועות.
מהגדרת "מערכת" עולה כי התכונה העיקרית של המערכת היא שלמות, אחדות, המושגת באמצעות יחסים ואינטראקציות מסוימות של מרכיבי המערכת ומתבטאת בהופעתם של תכונות חדשות שאין למרכיבי המערכת. הנכס הזה הִתהַוּוּת(מאנגלית יוצאים - להתעורר, להופיע).
- הופעה היא המידה שבה תכונותיה של מערכת אינן ניתנות לצמצום למאפיינים של היסודות מהם היא מורכבת.
- הופעה היא תכונה של מערכות הגורמת להופעתם של תכונות ואיכויות חדשות שאינן טבועות באלמנטים המרכיבים את המערכת.
הופעה היא העיקרון ההפוך של רדוקציוניזם, הקובע שניתן לחקור שלם על ידי חלוקתו לחלקים ולאחר מכן, על ידי קביעת תכונותיהם, קביעת תכונות השלם.
תכונת ההתעוררות קרובה לתכונת שלמות המערכת. עם זאת, לא ניתן לזהות אותם.
יושרהמערכת פירושה שכל אלמנט של המערכת תורם ליישום פונקציית היעד של המערכת.
שלמות והופעה הם מאפיינים אינטגרטיביים של המערכת.
נוכחותם של מאפיינים אינטגרטיביים היא אחת התכונות החשובות ביותר של המערכת. שלמות מתבטאת בכך שלמערכת יש דפוס פונקציונלי משלה, מטרה משלה.
אִרגוּן- תכונה מורכבת של מערכות, המורכבת בנוכחות מבנה ותפקוד (התנהגות). חלק הכרחי במערכות הוא המרכיבים שלהן, כלומר אותן תצורות מבניות המרכיבות את השלם ובלעדיהם אי אפשר.
פונקציונליות- זהו הביטוי של מאפיינים מסוימים (פונקציות) בעת אינטראקציה עם הסביבה החיצונית. כאן המטרה (מטרת המערכת) מוגדרת כתוצאה הסופית הרצויה.
מבניות- זהו הסדר של המערכת, סט וסידור מסוים של אלמנטים עם קשרים ביניהם. קיים קשר בין הפונקציה והמבנה של מערכת, כמו בין הקטגוריות הפילוסופיות של תוכן וצורה. שינוי בתוכן (פונקציות) גורר שינוי בצורה (מבנה), אך גם להיפך.
תכונה חשובה של מערכת היא נוכחות התנהגות - פעולות, שינויים, תפקוד וכו'.
מאמינים שהתנהגות זו של המערכת קשורה לסביבה (הסביבה), כלומר. עם מערכות אחרות איתן הוא בא במגע או נכנס למערכות יחסים מסוימות.
תהליך של שינוי מכוון של מצב מערכת לאורך זמן נקרא התנהגות. בניגוד לשליטה, כאשר שינוי במצב המערכת מושג באמצעות השפעות חיצוניות, ההתנהגות מיושמת אך ורק על ידי המערכת עצמה, על סמך מטרותיה.
התנהגותה של כל מערכת מוסברת על ידי מבנה המערכות הנמוכות יותר המרכיבות את המערכת ונוכחותם של סימני שיווי משקל (הומאוסטזיס). בהתאם לסימן שיווי המשקל, למערכת יש מצב מסוים (מצבים) שעדיפים עבורה. לכן, התנהגותן של מערכות מתוארת במונחים של שיקום מצבים אלה כאשר הם מופרעים על ידי שינויים סביבתיים.
נכס נוסף הוא נכס הצמיחה (התפתחות). ניתן לראות בהתפתחות חלק בלתי נפרד מההתנהגות (והחשוב ביותר בזה).
אחת התכונות העיקריות, ולפיכך, הבסיסיות של גישת המערכות היא אי קבילות ההתחשבות באובייקט מחוצה לה. התפתחות, המובן כשינוי בלתי הפיך, מכוון, טבעי בחומר ובתודעה. כתוצאה מכך, נוצר איכות או מצב חדש של האובייקט. הזיהוי (אולי לא לגמרי קפדני) של המונחים "התפתחות" ו"תנועה" מאפשר לנו לבטא זאת במובן כזה שללא התפתחות קיומו של חומר, במקרה זה מערכת, אינו מתקבל על הדעת. זה נאיבי לדמיין התפתחות מתרחשת באופן ספונטני. במגוון העצום של תהליכים שנראים במבט ראשון כמשהו כמו תנועה בראונית (אקראית, כאוטית), תוך תשומת לב ולימוד מדוקדקים, מופיעים תחילה קווי המתאר של הנטיות, ולאחר מכן דפוסים יציבים למדי. חוקים אלו, מטבעם, פועלים באופן אובייקטיבי, כלומר. לא תלויים בשאלה אם אנו רוצים את הביטוי שלהם או לא. אי ידיעת החוקים ודפוסי ההתפתחות משוטטת בחושך.
מי שאינו יודע לאיזה נמל הוא מפליג, אין לו רוח נוחה.
התנהגות המערכת נקבעת על פי אופי התגובה להשפעות חיצוניות.
התכונה הבסיסית של מערכות היא קיימות, כלומר יכולת המערכת לעמוד בהפרעות חיצוניות. אורך החיים של המערכת תלוי בזה.
למערכות פשוטות יש צורות פסיביות של יציבות: כוח, שיווי משקל, התאמה, הומאוסטזיס. ועבור מורכבים, צורות פעילות הן הקובעות: אמינות, שרידות וכושר הסתגלות.
אם צורות היציבות המפורטות של מערכות פשוטות (למעט חוזק) נוגעות להתנהגותן, אזי צורת היציבות הקובעת של מערכות מורכבות היא בעיקרה מבנית.
מהימנות- התכונה לשמר את מבנה המערכות, למרות מותם של מרכיביה הבודדים באמצעות החלפתם או שכפולם, וכן שְׂרִידוּת- כדיכוי אקטיבי של תכונות מזיקות. לפיכך, אמינות היא צורה פסיבית יותר מאשר שרידות.
סְגִילוּת- היכולת לשנות התנהגות או מבנה על מנת לשמר, לשפר או לרכוש תכונות חדשות בתנאים של שינוי סביבה חיצונית. תנאי מוקדם לאפשרות הסתגלות הוא נוכחותם של קשרי משוב.
כל מערכת אמיתית קיימת בסביבה. הקשר ביניהם יכול להיות כה הדוק עד שקשה לקבוע את הגבול ביניהם. לכן, הבידוד של מערכת מסביבתה קשור במידה כזו או אחרת של אידיאליזציה.
ניתן להבחין בין שני היבטים של אינטראקציה:
- במקרים רבים הוא מקבל אופי של חליפין בין המערכת לסביבה (חומר, אנרגיה, מידע);
- הסביבה היא בדרך כלל מקור לאי ודאות עבור מערכות.
השפעת הסביבה יכולה להיות פסיבית או אקטיבית (אנטגוניסטית, מתנגדת בכוונה למערכת).
לכן, במקרה הכללי, הסביבה צריכה להיחשב לא רק אדישה, אלא גם אנטגוניסטית ביחס למערכת הנחקרת.
אורז. - סיווג מערכת
| בסיס (קריטריון) לסיווג | שיעורי מערכת |
|---|---|
| על ידי אינטראקציה עם הסביבה החיצונית | לִפְתוֹחַ סָגוּר מְשׁוּלָב |
| לפי מבנה | פָּשׁוּט מורכב גָדוֹל |
| לפי אופי הפונקציות | מתמחה רב תכליתי (אוניברסלי) |
| לפי אופי ההתפתחות | יַצִיב מתפתח |
| לפי מידת הארגון | מאורגן היטב מאורגן גרוע (מפוזר) |
| לפי מורכבות ההתנהגות | אוֹטוֹמָטִי מַכרִיעַ ארגון עצמי ראיית הנולד משתנה |
| מטבעו של הקשר בין אלמנטים | דטרמיניסטי הסתברותי |
| לפי אופי מבנה הניהול | מְרוּכָּז מבוזר |
| בכוונה | מפיק מנהלים בְּנֵי לְוָיָה |
מִיוּןנקרא חלוקה למחלקות לפי המאפיינים המהותיים ביותר. מחלקה מובנת כאוסף של אובייקטים שיש להם מאפיינים מסוימים של משותף. מאפיין (או קבוצה של מאפיינים) הוא הבסיס (קריטריון) לסיווג.
ניתן לאפיין מערכת על ידי מאפיין אחד או יותר ובהתאם לכך ניתן למצוא מקום בסיווגים שונים שכל אחד מהם יכול להועיל בבחירת מתודולוגיית מחקר. בדרך כלל, מטרת הסיווג היא להגביל את בחירת הגישות להצגת מערכות ולפתח שפת תיאור המתאימה למחלקה המקבילה.
מערכות אמיתיות מחולקות למערכות טבעיות (טבעיות) ומלאכותיות (אנתרופוגניות).
מערכות טבעיות: מערכות של טבע דומם (פיזי, כימי) וחי (ביולוגי).
מערכות מלאכותיות: נוצרו על ידי האנושות לצרכיה או נוצרו כתוצאה ממאמצים מכוונים.
המלאכותיים מחולקים לטכני (טכני וכלכלי) וחברתי (ציבורי).
מערכת טכנית מתוכננת ומיוצרת על ידי אדם למטרה מסוימת.
מערכות חברתיות כוללות מערכות שונות של החברה האנושית.
זיהוי מערכות המורכבות ממכשירים טכניים בלבד מותנה כמעט תמיד, מכיוון שהן אינן מסוגלות ליצור מצב משלהן. מערכות אלו פועלות כחלק ממערכות ארגוניות וטכניות גדולות יותר הכוללות אנשים.
מערכת ארגונית, שלתפקוד יעיל שלה גורם משמעותי הוא דרך ארגון האינטראקציה של אנשים עם תת-מערכת טכנית, נקראת מערכת אדם-מכונה.
דוגמאות למערכות אדם-מכונה: מכונית - נהג; טייס של מטוס; מחשב - משתמש וכו'.
לפיכך, מערכות טכניות מובנות כסט בונה אחד של אובייקטים מחוברים ומקיימים אינטראקציה, המיועדים לפעולות תכליתיות עם המשימה של השגת תוצאה נתונה בתהליך התפקוד.
מאפיינים ייחודיים של מערכות טכניות בהשוואה לקבוצה שרירותית של אובייקטים או בהשוואה לאלמנטים בודדים הם קונסטרוקטיביות (היתכנות מעשית של יחסים בין אלמנטים), אוריינטציה וקישור הדדי של אלמנטים מרכיבים ותכליתיות.
על מנת שמערכת תהיה עמידה בפני השפעות חיצוניות, עליה להיות בעלת מבנה יציב. בחירת המבנה קובעת למעשה את המראה הטכני הן של המערכת כולה והן של תת המערכות והאלמנטים שלה. שאלת ההתאמה של השימוש במבנה מסוים צריכה להיות מוכרעת על סמך המטרה הספציפית של המערכת. המבנה גם קובע את יכולתה של המערכת לחלק מחדש פונקציות במקרה של בזבוז מלא או חלקי של אלמנטים בודדים, וכתוצאה מכך, את המהימנות והשרידות של המערכת עבור המאפיינים הנתונים של האלמנטים שלה.
מערכות מופשטות הן תוצאה של השתקפות המציאות (מערכות אמיתיות) במוח האנושי.
מצב הרוח שלהם הוא צעד הכרחי להבטחת אינטראקציה אנושית יעילה עם העולם החיצון. מערכות מופשטות (אידיאליות) הן אובייקטיביות במקור המקור שלהן, שכן המקור העיקרי שלהן הוא מציאות קיימת באופן אובייקטיבי.
מערכות מופשטות מחולקות למערכות מיפוי ישיר (המשקפות היבטים מסוימים של מערכות אמיתיות) ומערכות מיפוי מכלילות (הכללות). הראשונים כוללים מודלים מתמטיים והיוריסטים, והאחרונים כוללים מערכות מושגיות (תיאוריות של בנייה מתודולוגית) ושפות.
על בסיס תפיסת הסביבה החיצונית, המערכות מתחלקות ל: פתוחות, סגורות (סגורות, מבודדות) ומשולבות. חלוקת המערכות לפתוחות וסגורות קשורה לתכונות האופייניות שלהן: היכולת לשמר מאפיינים בנוכחות השפעות חיצוניות. אם מערכת אינה רגישה להשפעות חיצוניות, היא יכולה להיחשב סגורה. אחרת - פתוח.
מערכת פתוחה היא מערכת שמקיימת אינטראקציה עם הסביבה שלה. כל המערכות האמיתיות פתוחות. מערכת פתוחה היא חלק ממערכת כללית יותר או מכמה מערכות. אם נבודד את המערכת הנחשבת מהתצורה הזו, החלק הנותר הוא הסביבה שלה.
מערכת פתוחה מחוברת לסביבה בתקשורת מסוימת, כלומר רשת של חיבורים חיצוניים של המערכת. זיהוי קשרים חיצוניים ותיאור מנגנוני האינטראקציה "מערכת-סביבה" היא המשימה המרכזית של תורת המערכות הפתוחות. התחשבות במערכות פתוחות מאפשרת לנו להרחיב את מושג מבנה המערכת. עבור מערכות פתוחות, הוא כולל לא רק קשרים פנימיים בין אלמנטים, אלא גם קשרים חיצוניים עם הסביבה. כאשר מתארים את המבנה מנסים לחלק ערוצי תקשורת חיצוניים לקלט (שבאמצעותו הסביבה משפיעה על המערכת) ופלט (להיפך). קבוצת האלמנטים של הערוצים הללו השייכים למערכת שלהם נקראים קטבי הקלט והפלט של המערכת. במערכות פתוחות, לפחות לאלמנט אחד יש קשר עם הסביבה החיצונית, לפחות עמוד כניסה אחד ועמוד יציאה אחד, שבאמצעותם הוא מחובר לסביבה החיצונית.
עבור כל מערכת, התקשורת עם כל תת המערכות הכפופות לה ובין האחרונות היא פנימית, וכל האחרות הן חיצוניות. הקשרים בין מערכות לסביבה החיצונית, כמו גם בין מרכיבי המערכת, הם, ככלל, כיווני באופיים.
חשוב להדגיש שבכל מערכת אמיתית, בשל חוקי הדיאלקטיקה על הקשר האוניברסלי של תופעות, מספר כל קשרי הגומלין הוא עצום, ולכן אי אפשר לקחת בחשבון ולחקור לחלוטין את כל הקשרים, ולכן מספרם הוא מוגבל באופן מלאכותי. יחד עם זאת, זה לא מעשי לקחת בחשבון את כל הקשרים האפשריים, שכן ביניהם ישנם רבים וחסרי משמעות אשר למעשה אינם משפיעים על תפקוד המערכת ועל מספר הפתרונות המתקבלים (מנקודת המבט של הבעיות הקיימות). נפתרה). אם שינוי במאפייני חיבור, החרגתו (הפסקה מוחלטת) מביאים להרעה משמעותית בפעולת המערכת, ירידה ביעילות, אזי חיבור כזה הוא משמעותי. אחת המשימות החשובות ביותר של החוקר היא לזהות את המערכות החיוניות להתחשבות בתנאי בעיית התקשורת הנפתרת ולהפריד ביניהן מהבלתי חשוב. בשל העובדה שלא תמיד ניתן לזהות בבירור את קטבי הקלט והפלט של המערכת, יש צורך לנקוט באידיאליזציה מסוימת של פעולות. האידיאליזציה הגדולה ביותר מתרחשת כאשר בוחנים מערכת סגורה.
מערכת סגורה היא מערכת שאינה מקיימת אינטראקציה עם הסביבה או מקיימת אינטראקציה עם הסביבה באופן מוגדר בהחלט. במקרה הראשון מניחים שלמערכת אין קטבי קלט, ובשני, שיש עמודי קלט, אך השפעת הסביבה קבועה וידועה לחלוטין (מראש). ברור שלפי ההנחה האחרונה, ניתן לייחס את ההשפעות המצוינות למערכת עצמה, והיא יכולה להיחשב כסגורה. עבור מערכת סגורה, לכל אלמנט שלה יש קשרים רק עם אלמנטים של המערכת עצמה.
כמובן, מערכות סגורות מייצגות הפשטה מסוימת של המצב האמיתי, שכן, למהדרין, מערכות מבודדות אינן קיימות. עם זאת, ברור כי פישוט תיאור המערכת על ידי ביטול חיבורים חיצוניים יכול להוביל לתוצאות שימושיות ולפשט את לימוד המערכת. כל המערכות האמיתיות קשורות קשר הדוק או חלש עם הסביבה החיצונית - פתוחה. אם הפסקה זמנית או שינוי בחיבורים חיצוניים אופייניים אינם גורמים לסטיות בתפקוד המערכת מעבר לגבולות שנקבעו מראש, הרי שהמערכת קשורה באופן חלש לסביבה החיצונית. אחרת זה צפוף.
מערכות משולבות מכילות תת-מערכות פתוחות וסגורות. נוכחותן של מערכות משולבות מצביעה על שילוב מורכב של תת-מערכות פתוחות וסגורות.
בהתאם למבנה ולמאפיינים המרחב-טמפורליים, מערכות מחולקות לפשוטות, מורכבות וגדולות.
פשוט - מערכות שאין להן מבנים מסועפים, המורכבות ממספר קטן של קשרים ומספר קטן של אלמנטים. אלמנטים כאלה משמשים לביצוע הפונקציות הפשוטות ביותר; לא ניתן להבחין בהם ברמות היררכיות. מאפיין ייחודי של מערכות פשוטות הוא הדטרמיניזם (הגדרה ברורה) של המינוח, מספר האלמנטים והקשרים הן בתוך המערכת והן עם הסביבה.
קומפלקס - מאופיין במספר רב של אלמנטים וקשרים פנימיים, הטרוגניות שלהם ואיכות שונה, גיוון מבני, ומבצעים פונקציה מורכבת או מספר פונקציות. ניתן להתייחס לרכיבים של מערכות מורכבות כתתי מערכות, שכל אחת מהן ניתנת לפירוט על ידי תת מערכות פשוטות עוד יותר וכו'. עד שהאלמנט יתקבל.
הגדרה N1: מערכת נקראת מורכבת (מנקודת מבט אפיסטמולוגית) אם ההכרה שלה דורשת מעורבות משותפת של מודלים רבים של תיאוריות, ובמקרים מסוימים דיסציפלינות מדעיות רבות, כמו גם התחשבות באי הוודאות של הסתברותי ולא הסתברותי טֶבַע. הביטוי האופייני ביותר להגדרה זו הוא ריבוי מודלים.
דֶגֶם- מערכת מסוימת, שלימודה משמש כאמצעי לקבלת מידע על מערכת אחרת. זהו תיאור של מערכות (מתמטיות, מילוליות וכו') המשקפות קבוצה מסוימת של תכונותיה.
הגדרה N2: מערכת נקראת מורכבת אם במציאות מופיעים בבירור (באופן מובהק) סימני מורכבותה. כלומר:
- מורכבות מבנית - נקבעת על פי מספר מרכיבי המערכת, מספר ומגוון סוגי הקשרים ביניהם, מספר הרמות ההיררכיות והמספר הכולל של תתי המערכות של המערכת. סוגי הקשרים הבאים נחשבים לסוגים העיקריים: מבניים (כולל היררכיים), פונקציונליים, סיבתיים (סיבה ותוצאה), מידע, מרחבי-זמני;
- מורכבות התפקוד (התנהגות) - נקבעת על פי המאפיינים של קבוצה של מדינות, כללי המעבר ממדינה למדינה, השפעת המערכת על הסביבה והסביבה על המערכת, מידת אי הוודאות של המאפיינים המפורטים ו. כללים;
- המורכבות של בחירת התנהגות - במצבים מרובים אלטרנטיביים, כאשר בחירת ההתנהגות נקבעת על פי מטרת המערכת, גמישות התגובות להשפעות סביבתיות שלא נודעו בעבר;
- מורכבות ההתפתחות - נקבעת על פי המאפיינים של תהליכים אבולוציוניים או בלתי רציפים.
באופן טבעי, כל הסימנים נחשבים ביחסי גומלין. בנייה היררכית היא מאפיין אופייני למערכות מורכבות, ורמות ההיררכיה יכולות להיות הומוגניות והטרוגניות כאחד. מערכות מורכבות מאופיינות בגורמים כמו חוסר האפשרות לחזות את התנהגותן, כלומר יכולת חיזוי לקויה, סודיותן ומצבים שונים.
ניתן לחלק מערכות מורכבות לתתי המערכות הבאות:
- המכריע, המקבל החלטות גלובליות תוך אינטראקציה עם הסביבה החיצונית ומחלק משימות מקומיות בין כל שאר תת-המערכות;
- מידע, המבטיח איסוף, עיבוד והעברת מידע הדרוש לקבלת החלטות גלובליות ולביצוע משימות מקומיות;
- מנהל יישום החלטות גלובליות;
- הומאוסטזיס, שמירה על איזון דינמי בתוך מערכות וויסות זרימת האנרגיה והחומר בתתי מערכות;
- ניסיון מסתגל, מצטבר בתהליך הלמידה לשיפור המבנה והתפקודים של המערכת.
מערכת גדולה היא מערכת שאינה ניתנת לצפייה בו-זמנית ממיקומו של צופה אחד בזמן או במרחב, עבורה הגורם המרחבי משמעותי, שמספר תת-המערכות שלה גדול מאוד וההרכב הטרוגני.
המערכת יכולה להיות גדולה ומורכבת. מערכות מורכבות מאחדות קבוצה גדולה יותר של מערכות, כלומר מערכות גדולות - תת-מעמד של מערכות מורכבות.
היסוד לניתוח וסינתזה של מערכות גדולות ומורכבות הם הליכי הפירוק והצבירה.
פירוק הוא חלוקה של מערכות לחלקים, ולאחר מכן התייחסות עצמאית של חלקים בודדים.
ברור שפירוק הוא מושג הקשור למודל, שכן לא ניתן לפרק את המערכת עצמה מבלי להפר את המאפיינים. ברמת הדוגמנות יוחלפו חיבורים נפרדים במקבילים, או שמודל המערכת ייבנה באופן שהפירוק שלו לחלקים נפרדים יתברר כטבעי.
כאשר מיושם על מערכות גדולות ומורכבות, פירוק הוא כלי מחקר רב עוצמה.
אגרגציה היא המושג ההפוך של פירוק. בתהליך המחקר מתעורר הצורך לשלב אלמנטים של המערכת על מנת להתחשב בה מנקודת מבט כללית יותר.
פירוק וצבירה מייצגים שתי גישות מנוגדות לשיקול של מערכות גדולות ומורכבות, המיושמות באחדות דיאלקטית.
מערכות שבהן מצב המערכת נקבע באופן ייחודי על ידי הערכים ההתחלתיים וניתן לחזות אותם לכל נקודת זמן שלאחר מכן נקראות דטרמיניסטיות.
מערכות סטוכסטיות הן מערכות שבהן השינויים הם אקראיים. עם השפעות אקראיות, נתונים על מצב המערכת אינם מספיקים כדי לבצע חיזוי בנקודת זמן שלאחר מכן.
לפי מידת הארגון: מאורגן היטב, מאורגן גרוע (דיפוזי).
להציג את האובייקט או התהליך המנותח בצורה של מערכת מאורגנת היטב פירושו לקבוע את מרכיבי המערכת, את היחסים ביניהם ואת הכללים לשילוב למרכיבים גדולים יותר. ניתן לתאר את מצב הבעיה בצורה של ביטוי מתמטי. פתרון בעיה, כשהיא מוצגת בצורה של מערכת מאורגנת היטב, מתבצע בשיטות אנליטיות של ייצוג פורמלי של המערכת.
דוגמאות למערכות מאורגנות היטב: מערכת השמש, המתארת את הדפוסים המשמעותיים ביותר של תנועה פלנטרית סביב השמש; הצגת האטום כמערכת פלנטרית המורכבת מגרעין ואלקטרונים; תיאור הפעולה של מכשיר אלקטרוני מורכב באמצעות מערכת משוואות הלוקחת בחשבון את המוזרויות של תנאי ההפעלה שלו (נוכחות של רעש, חוסר יציבות של ספקי כוח וכו ').
תיאור של אובייקט בצורה של מערכת מאורגנת היטב משמש במקרים בהם ניתן להציע תיאור דטרמיניסטי ולהוכיח באופן ניסיוני את הלגיטימיות של יישומו ואת הלימות המודל לתהליך האמיתי. ניסיונות ליישם את המחלקה של מערכות מאורגנות היטב לייצוג אובייקטים מורכבים מרובי רכיבים או בעיות מרובות קריטריונים אינם מוצלחים: הם דורשים זמן רב באופן בלתי מתקבל על הדעת, כמעט בלתי אפשרי ליישום ואינם מתאימים למודלים המשמשים.
מערכות מסודרות בצורה גרועה. כאשר מציגים אובייקט בצורה של מערכת לא מאורגנת או מפוזרת, המשימה היא לא לקבוע את כל הרכיבים שנלקחו בחשבון, תכונותיהם והקשרים בינם לבין מטרות המערכת. המערכת מאופיינת במערך מסוים של מאקרו-פרמטרים ודפוסים שנמצאים על בסיס מחקר לא של כל האובייקט או מחלקה של התופעות, אלא על בסיס מבחר רכיבים שנקבעו באמצעות כללים מסוימים המאפיינים את האובייקט. או תהליך במחקר. על סמך מחקר מדגם כזה מתקבלים מאפיינים או דפוסים (סטטיסטיים, כלכליים) ומופצים לכלל המערכת כולה. במקרה זה, הסתייגויות מתאימות. לדוגמה, כאשר מתקבלות חוקיות סטטיסטית, הן מורחבות להתנהגות של המערכת כולה עם הסתברות ביטחון מסוימת.
הגישה להצגת אובייקטים בצורת מערכות מפוזרות נמצאת בשימוש נרחב ב: תיאור מערכות תורים, קביעת מספר העובדים בארגונים ומוסדות, לימוד זרימות מידע תיעודיות במערכות ניהול וכו'.
מנקודת המבט של אופי הפונקציות, נבדלות מערכות מיוחדות, רב תכליתיות ואוניברסליות.
מערכות מיוחדות מתאפיינות בייעוד ייחודי והתמקצעות מקצועית צרה של אנשי שירות (יחסית לא מסובכת).
מערכות רב תכליתיות מאפשרות לך ליישם מספר פונקציות על אותו מבנה. דוגמה: מערכת ייצור המספקת ייצור של מוצרים שונים בטווח מסוים.
עבור מערכות אוניברסליות: פעולות רבות מיושמות על אותו מבנה, אך הרכב הפונקציות הוא פחות הומוגני (פחות מוגדר) בסוג ובכמות. למשל קומביין.
על פי אופי הפיתוח, ישנן 2 מחלקות של מערכות: יציבות ומתפתחות.
במערכת יציבה, המבנה והתפקודים כמעט ולא משתנים במהלך כל תקופת קיומה, וככלל, איכות התפקוד של מערכות יציבות רק מחמירה ככל שהאלמנטים שלהן נשחקים. אמצעי תיקון יכולים בדרך כלל רק להפחית את קצב ההידרדרות.
תכונה מצוינת של מערכות מתפתחות היא שלאורך זמן, המבנה והתפקודים שלהן עוברים שינויים משמעותיים. הפונקציות של המערכת קבועות יותר, אם כי לעתים קרובות הן משתנות. רק המטרה שלהם נשארת כמעט ללא שינוי. למערכות מתפתחות יש מורכבות גבוהה יותר.
לפי סדר המורכבות הגוברת של ההתנהגות: אוטומטית, החלטית, מארגנת את עצמה, מצפה, טרנספורמטיבית.
אוטומטי: הם מגיבים באופן חד משמעי לקבוצה מוגבלת של השפעות חיצוניות, הארגון הפנימי שלהם מותאם למעבר למצב שיווי משקל כאשר נסוגים ממנו (הומאוסטזיס).
מכריע: יש להם קריטריונים קבועים להבחין בתגובה המתמדת שלהם למעמדות רחבים של השפעות חיצוניות. הקביעות של המבנה הפנימי נשמרת על ידי החלפת אלמנטים כושלים.
ארגון עצמי: בעלי קריטריונים גמישים לאפליה ותגובות גמישות להשפעות חיצוניות, התאמה לסוגים שונים של השפעה. היציבות של המבנה הפנימי של צורות גבוהות יותר של מערכות כאלה מובטחת על ידי רבייה עצמית מתמדת.
למערכות מתארגנות עצמית יש מאפיינים של מערכות מפוזרות: התנהגות סטוכסטית, אי-נייצות של פרמטרים ותהליכים בודדים. לכך מתווספים סימנים כמו אי-חיזוי של התנהגות; היכולת להסתגל לתנאי הסביבה המשתנים, לשנות את המבנה כאשר המערכת מקיימת אינטראקציה עם הסביבה, תוך שמירה על תכונות השלמות; היכולת ליצור אפשרויות התנהגות אפשריות ולבחור את הטוב ביותר מתוכם וכו'. לפעמים מחלקה זו מחולקת לתת-מחלקות, תוך הדגשת מערכות אדפטיביות או מתכווננות עצמית, ריפוי עצמי, רבייה עצמית ועוד תת-מחלקות המתאימות למאפיינים שונים של מערכות מתפתחות. .
דוגמאות: ארגונים ביולוגיים, התנהגות קולקטיבית של אנשים, ארגון ניהול ברמת מיזם, תעשייה, מדינה כולה, כלומר. באותן מערכות שבהן יש בהכרח גורם אנושי.
אם היציבות במורכבותה מתחילה לחרוג מההשפעות המורכבות של העולם החיצוני, אלו הן מערכות ציפייה: היא יכולה לחזות את מהלך האינטראקציה הנוסף.
טרנספורמציות הן מערכות מורכבות דמיוניות ברמת המורכבות הגבוהה ביותר, שאינן כבולים על ידי הקביעות של המדיה הקיימת. הם יכולים לשנות מדיה חומרית תוך שמירה על האינדיבידואליות שלהם. דוגמאות למערכות כאלה אינן ידועות עדיין למדע.
ניתן לחלק מערכת לסוגים על פי מבנה בנייתם ומשמעות התפקיד שמרכיבים בודדים ממלאים בהם בהשוואה לתפקידים של חלקים אחרים.
במערכות מסוימות, אחד החלקים עשוי למלא תפקיד דומיננטי (משמעותו >> (סמל ליחסי "העליונות המשמעותית") המשמעות של חלקים אחרים). רכיב כזה יפעל כמרכזי, שיקבע את תפקוד המערכת כולה. מערכות כאלה נקראות מרכזיות.
במערכות אחרות, כל הרכיבים המרכיבים אותם חשובים בערך באותה מידה. מבחינה מבנית, הם אינם ממוקמים סביב רכיב מרכזי כלשהו, אלא מחוברים ביניהם בסדרה או במקביל ויש להם בערך אותה חשיבות לתפקוד המערכת. אלו מערכות מבוזרות.
ניתן לסווג מערכות לפי מטרה. בין המערכות הטכניות והארגוניות יש: ייצור, ניהול, שירות.
במערכות ייצור מיושמים תהליכים להשגת מוצרים או שירותים מסוימים. הם, בתורם, מחולקים לאלו של אנרגיה חומרית, שבהן מתבצעת הפיכת הסביבה הטבעית או חומרי הגלם לתוצר הסופי בעל אופי חומרי או אנרגטי, או שינוע של מוצרים כאלה; ומידע - לאיסוף, שידור והמרת מידע ומתן שירותי מידע.
מטרת מערכות הבקרה היא לארגן ולנהל תהליכי חומר, אנרגיה ומידע.
מערכות שירות עוסקות בשמירה על גבולות הביצועים המפורטים של מערכות ייצור ובקרה.
קרא גם:
|
מצב המערכת נקבע לפי רמות.
רמה היא כמות המסה, האנרגיה, המידע הכלול במשתנה (בלוק) או במערכת כולה ברגע נתון בזמן.
רמות לא נשארות קבועות, הן עוברות שינויים מסוימים. המהירות שבה מתרחשים שינויים אלו נקראת טמפו.
התעריפים קובעים את הפעילות, העוצמה והמהירות של תהליכי הטרנספורמציה, הצטברות, העברה וכו'. חומר, אנרגיה, מידע שזורם בתוך המערכת.
קצב ורמות קשורים זה בזה, אבל הקשר ביניהם אינו ברור. מצד אחד, התעריפים מייצרים רמות חדשות, אשר בתורן משפיעות על התעריפים, כלומר. להסדיר אותם.
לדוגמה, תהליך דיפוזיית החומר קובע את המעבר של המערכת מרמה x 1 לרמה x 2 (הכוח המניע של תהליך העברת המסה). יחד עם זאת, מהירות תהליך זה (קצב העברת המסה) תלויה במסה של הרמות המצוינות בהתאם לביטוי:
כאשר: a הוא מקדם העברת המסה.
אחד המאפיינים החשובים ביותר של מצב המערכת הוא משוב.
משוב הוא התכונה של מערכת (בלוק) להגיב לשינוי במשתנה אחד או יותר הנגרם מהשפעת קלט, באופן שכתוצאה מתהליכים בתוך המערכת, שינוי זה משפיע שוב על אותו או זהה משתנים.
משוב, בהתאם לשיטת ההשפעה, יכול להיות ישיר (כאשר ההשפעה ההפוכה מתרחשת ללא השתתפות משתנים (בלוקים) - מתווכים) או קו מתאר (כאשר ההשפעה ההפוכה מתרחשת בהשתתפות משתנים (בלוקים) - מתווכים) (איור .3).
אורז. 3. עקרון המשוב
א - משוב ישיר; b - משוב לולאה.
בהתאם להשפעה על השינויים העיקריים במשתנים במערכת, מבחינים בין שני סוגי משוב:
§ משוב שלילי, כלומר. כאשר דחף המתקבל מבחוץ יוצר מעגל סגור וגורם להנחתה (ייצוב) של הפגיעה הראשונית;
§ משוב חיובי, כלומר. כאשר דחף המתקבל מבחוץ יוצר מעגל סגור וגורם לעלייה בהשפעה הראשונית.
משוב שלילי הוא סוג של ויסות עצמי המבטיח איזון דינמי במערכת. משוב חיובי במערכות טבעיות מתבטא בדרך כלל בצורה של התפרצויות קצרות טווח יחסית של פעילות הרס עצמי.
האופי השלילי בעיקרו של המשוב מצביע על כך שכל שינוי בתנאי הסביבה מוביל לשינוי במשתני המערכת וגורם למעבר למערכת למצב שיווי משקל חדש, שונה מהמקורי. תהליך זה של ויסות עצמי נקרא בדרך כלל הומאוסטזיס.
היכולת של המערכת להחזיר את שיווי המשקל נקבעת על ידי שני מאפיינים נוספים של מצבה:
§ יציבות המערכת, כלומר. מאפיין המציין מהו גודל השינוי בהשפעה החיצונית (דחף ההשפעה) מתאים לשינוי המותר במשתני המערכת, שבו ניתן להחזיר את שיווי המשקל;
§ יציבות המערכת, כלומר. מאפיין הקובע את השינוי המקסימלי המותר במשתני המערכת שבו ניתן להחזיר את שיווי המשקל.
מטרת הוויסות במערכת מנוסחת בצורה של עיקרון קיצוני (חוק האנרגיה הפוטנציאלית המקסימלית): התפתחות המערכת הולכת לכיוון של הגדלת זרימת האנרגיה הכוללת במערכת, ובמצב נייח שלה. הערך המקסימלי האפשרי מושג (אנרגיה פוטנציאלית מקסימלית).
ניתן לתאר את מצבה של כל מערכת אמיתית בכל רגע נתון בזמן באמצעות סט מסוים המאפיין את מערכת הכמויות - פָּרָמֶטֶר.
מספר הפרמטרים, אפילו עבור מערכת פשוטה יחסית, יכול להיות גדול מאוד, ולכן, בפועל, רק הפרמטרים המשמעותיים והאופייניים ביותר התואמים למטרות הספציפיות של חקר אובייקטים משמשים לתיאור מערכות. לכן, כדי ללמוד את מצבו הבריאותי של אדם מנקודת המבט של הצורך לשחרר אותו מהעבודה, נלקחים תחילה בחשבון ערכי פרמטרים כמו טמפרטורה ולחץ דם.
מצבה של מערכת כלכלית מסוימת מאופיין בפרמטרים כמו כמות ואיכות המוצרים, פריון העבודה, קרן החזר וכו'.
כדי לתאר את המצב והתנועה של מערכת, ניתן להשתמש בשיטות כגון תיאורים מילוליים, תיאורי טבלאות או מטריצות, ביטויים מתמטיים ודימויים גרפיים.
תיאור מילולימסתכם ברישום רציף ומאפיינים של פרמטרי המערכת, מגמות בשינויים שלהם ורצף השינויים במצב המערכת. התיאור המילולי הוא מאוד משוער ונותן רק רעיונות כלליים על המערכת, בנוסף, הוא סובייקטיבי במידה רבה, מכיוון משקף לא רק את המאפיינים האמיתיים של המערכת, אלא גם את היחס של האדם שמתאר אותם אליהם.
טבלאות ומטריצותנמצאים בשימוש הנפוץ ביותר עבור המאפיינים הכמותיים של מערכת, המתבטאים בערכי הפרמטרים שלהם בנקודת זמן קבועה כלשהי. בהתבסס על הנתונים מטבלה או מערך טבלאות, ניתן לבנות דיאגרמות וגרפים בהתאמה לרגעים שונים בזמן, המעניקים ייצוג חזותי של הדינמיקה של המערכת.
כדי לתאר את התנועה של מערכת ושינויים באלמנטים שלה, הם משמשים ביטויים מתמטיים, אשר בתורם מתפרשים על ידי גרפים המציגים את מהלך תהליכים מסוימים במערכת.
עם זאת, המעמיק והמתאים ביותר הוא פרשנות גיאומטרית רשמיתמצבים ותנועות של המערכת במה שנקרא מרחב מצב או מרחב פאזה.
מרחב מצב מערכת
מרחב מצב מערכתהוא מרחב שבו כל נקודה מתאימה באופן ייחודי למצב מסוים של המערכת הדינמית הנבדקת, וכל תהליך של שינוי מצב המערכת מתאים למסלול מסוים של תנועה של הנקודה המייצגת במרחב.
לתיאור התנועות של מערכות דינמיות, שיטה המבוססת על מה שנקרא מרחב פאזה(מרחב אוקלידי N-ממדי), שלאורך ציריו משורטטים הערכים של כל n הקואורדינטות המוכללות של המערכת הדינמית הנבדקת. במקרה זה, התאמה ייחודית בין מצב המערכת לנקודות של מרחב הפאזה מושגת על ידי בחירת מספר ממדים השווים למספר הקואורדינטות המוכללות של המערכת הדינמית הנבדקת.
הבה נסמן את הפרמטרים של מערכת מסוימת באמצעות הסמלים z1, z2…zn, שיכולים להיחשב כקואורדינטות של הווקטור z, n של המרחב הממדי. וקטור כזה הוא אוסף של מספרים ממשיים z=(z1,z2..zn). הפרמטרים z1, z2…zn ייקראו קואורדינטות הפאזה של המערכת, והמצבים (פאזה של המערכת) יוצגו על ידי הנקודה z במרחב הפאזה. המימד של מרחב זה נקבע על פי מספר קואורדינטות הפאזה, כלומר מספר הפרמטרים החיוניים שלו שנבחרו על ידינו לתיאור המערכת.
במקרה שבו ניתן לאפיין את מצבי המערכת רק בפרמטר אחד z1 (לדוגמה, המרחק מנקודת המוצא של רכבת הנעה לאורך נתיב נתון), אזי מרחב השלב יהיה חד מימדיומוצג כחלק מציר ה-z.
אם מצב המערכת מאופיין בשני פרמטרים z1 ו-z2 (לדוגמה, תנועת מכונית, המתבטאת בזווית ביחס לכיוון מסוים כלשהו ומהירות תנועתה), אזי מרחב הפאזה יהיה דו מימד.
במקרים בהם מצב המערכת מתואר על ידי 3 פרמטרים (לדוגמה, בקרת מהירות ותאוצה), הוא יוצג על ידי נקודה ב מרחב תלת מימדי, והמסלול של המערכת יהיה עקומה מרחבית במרחב זה.
במקרה הכללי, כאשר מספר הפרמטרים המאפיינים את המערכת הוא שרירותי וכמו ברוב המערכות הכלכליות המורכבות גדול משמעותית מ-3, הפרשנות הגיאומטרית מאבדת מבהירותה. עם זאת, מינוח גיאומטרי במקרים אלה נשאר נוח לתיאור המצב והתנועה של מערכות במה שנקרא מרחב פאזה n-ממדי או רב-ממדי (היפר-מרחב).
מספר הפרמטרים הבלתי תלויים של המערכת נקרא מספר דרגות החופשאו וריאציות מערכת.
בתנאי הפעלה אמיתיים של המערכת והפרמטרים שלה (קואורדינטות שלב), ככלל, יכולים להשתנות רק בגבולות מוגבלים מסוימים. לפיכך, מהירות המכונית מוגבלת מ-0 ל-200 ק"מ לשעה, הטמפרטורה של אדם מוגבלת מ-35 מעלות ל-42 וכו'.
האזור של מרחב הפאזה שמעבר לו הנקודה המייצגת לא יכולה לעבור נקרא אזור של מצבי מערכת מותרים. בעת מחקר ותכנון מערכות, תמיד מניחים שהמערכת נמצאת בטווח המצבים המותרים שלה.
אם נקודת הייצוג חורגת מתחום זה, הרי שהדבר מאיים להרוס את שלמות המערכת, את האפשרות להתפרקותה לאלמנטים, לשבש את הקשרים הקיימים, כלומר, להפסיק לחלוטין את תפקודה כמערכת נתונה.
אזור המצבים המותרים, שניתן לכנותו שדה המערכת, כולל כל מיני מסלולי פאזה, כלומר קווי ההתנהגות של המערכות. קבוצת מסלולי השלב נקראת דיוקן פאזהמערכת דינמית בבחינה. בכל המקרים שבהם הפרמטרים של המערכת יכולים לקבל כל ערך במרווח מסוים, כלומר, הנקודה המייצגת משתנה בצורה חלקה, שיכולה להיות ממוקמת בכל נקודה בתוך אזור המצבים המותרים, ואנו עוסקים ב- מה שנקרא מרחב מצב רציף. עם זאת, ישנן מספר רב של מערכות טכניות, ביולוגיות וכלכליות שבהן מספר פרמטרים - קואורדינטות - יכולים לקבל רק ערכים בדידים.
רק באופן דיסקרטי אפשר למדוד את מספר המכונות בבית מלאכה, את מספר האיברים והתאים מסוימים באורגניזם חי וכו'.
יש להתייחס למרחב המצב של מערכות כאלה בדיד, ולכן הנקודה שלהן המייצגת את מצבה של מערכת כזו אינה יכולה להיות ממוקמת בשום מקום באזור המדינות המותרות, אלא רק בנקודות קבועות מסוימות של אזור זה. שינוי במצב של מערכות כאלה, כלומר תנועתן, יתפרש בקפיצות של הנקודה המייצגת ממצב אחד למשנהו, לשלישי וכו'. בהתאם לכך, מסלול התנועה של הנקודה המייצגת יהיה בעל אופי דיסקרטי, לסירוגין.
מדינה.מושג המדינה מאפיין בדרך כלל צילום מיידי, "נתח" של המערכת, עצירה בהתפתחותה. זה נקבע או באמצעות השפעות קלט ואותות פלט (תוצאות), או באמצעות מאפיינים, פרמטרים של המערכת (לדוגמה, לחץ, מהירות, תאוצה - עבור מערכות פיזיות; פרודוקטיביות, עלות ייצור, רווח - עבור מערכות כלכליות).
לפיכך, מצב הוא קבוצה של תכונות חיוניות שיש למערכת ברגע נתון בזמן.
מצבים אפשריים של מערכת אמיתית יוצרים את קבוצת מצבי המערכת הקבילים.
מספר המצבים (הכוח של קבוצת מצבים) יכול להיות סופי, ניתן לספירה (מספר המצבים נמדד באופן דיסקרטי, אך מספרם אינסופי); רצף כוח (מצבים משתנים ללא הרף ומספרם אינסופי ואינספור).
ניתן לתאר מדינות באמצעות משתני מצב. אם המשתנים בדידים, אזי מספר המצבים יכול להיות סופי או ניתן לספירה. אם המשתנים אנלוגיים (רציפים), אז הכוח הוא רצף.
המספר המינימלי של משתנים שדרכם ניתן לציין מצב נקרא מרחב פאזה. שינויים במצב המערכת מוצגים במרחב פאזה מסלול שלב.
התנהגות.אם מערכת מסוגלת לעבור ממצב אחד לאחר (לדוגמה, ס 1 →ס 2 →ס 3 → ...), אז הם אומרים שיש לזה התנהגות. מושג זה משמש כאשר דפוסי (כללי) המעבר ממצב אחד לאחר אינם ידועים. אחר כך אומרים שלמערכת יש התנהגות מסוימת ומגלים את טבעה.
שִׁוּוּי מִשׁקָל.היכולת של מערכת בהיעדר השפעות מטרידות חיצוניות (או עם השפעות מתמדות) לשמור על מצבה למשך זמן רב ללא הגבלת זמן. מצב זה נקרא מצב של שיווי משקל.
קיימות.יכולתה של מערכת לחזור למצב של שיווי משקל לאחר שהוסרה ממצב זה בהשפעת השפעות מטרידות חיצוניות (ובמערכות בעלות אלמנטים פעילים - פנימיים).
מצב שיווי המשקל אליו מסוגלת המערכת לחזור נקרא מצב שיווי משקל יציב.
התפתחות.התפתחות מובנת בדרך כלל כעלייה במורכבות של מערכת, שיפור בהסתגלות לתנאים חיצוניים. כתוצאה מכך, נוצר איכות או מצב חדש של האובייקט.
רצוי להבחין במעמד מיוחד של מערכות מתפתחות (מארגנות בעצמן) בעלות תכונות מיוחדות ודורשות שימוש בגישות מיוחדות למידול שלהן.
כניסות מערכתx i- אלו נקודות השפעה שונות של הסביבה החיצונית על המערכת (איור 1.3).
התשומות של המערכת יכולות להיות מידע, חומר, אנרגיה וכו', הנתונים לטרנספורמציה.
קלט כללי ( איקס) שם איזשהו (כל) מדינה מכולם רכניסות מערכת, שיכולות להיות מיוצגות כווקטור
איקס = (איקס 1 , איקס 2 , איקס 3 , …, x k, …, x r).
יציאות מערכתy i- אלו נקודות השפעה שונות של המערכת על הסביבה החיצונית (איור 1.3).
התפוקה של המערכת היא תוצאה של טרנספורמציה של מידע, חומר ואנרגיה.
תנועה של המערכתהוא תהליך של שינוי עקבי במצבו.
הבה נבחן את התלות של מצבי המערכת בפונקציות (מצבים) של כניסות המערכת, מצביה (מעברים) ויציאות.
מצב המערכת ז(ט) בכל זמן טתלוי בתפקוד הכניסות איקס(ט), כמו גם ממצביו הקודמים לרגעים (ת– 1), (ת– 2), ..., כלומר. מהפונקציות של המצבים שלה (מעברים)
Z(t) = F c , (1)
איפה ו ג– תפקוד המצב (מעברים) של המערכת.
קשר בין פונקציית קלט X(t) ויציאה מפונקציה Y(t) מערכות, מבלי לקחת בחשבון מצבים קודמים, יכולות להיות מיוצגות בטופס
Y(t) = Fв [איקס(ט)],
איפה F in- תפקוד יציאות המערכת.
מערכת עם פונקציית פלט כזו נקראת סטָטִי.
אם פלט המערכת תלוי לא רק בפונקציות של התשומות X(t), אלא גם על פונקציות של מצבים (מעברים) Z( ט – 1), ז(ט– 2), ..., אז
מערכות עם פונקציית פלט כזו נקראות דִינָמִי(או מערכות עם התנהגות).
בהתאם למאפיינים המתמטיים של הפונקציות של תשומות ויציאות של מערכות, מערכות בדידות ורציפות מובדלות.
עבור מערכות רציפות, ביטויים (1) ו-(2) נראים כך:
(4)
משוואה (3) קובעת את מצב המערכת ונקראת משוואת מצבי המערכת.
משוואה (4) קובעת את הפלט הנצפה של המערכת ונקראת משוואת התצפית.
פונקציות ו ג(פונקציה של מצבי מערכת) ו F in(פונקציית פלט) לקחת בחשבון לא רק את המצב הנוכחי ז(ט), אלא גם מדינות קודמות ז(ט – 1), ז(ט – 2), …, ז(ט – v) מערכות.
מצבים קודמים הם פרמטר של "זיכרון" של המערכת. לכן, הערך vמאפיין את עוצמת הקול (עומק) של זיכרון המערכת.
תהליכי מערכתהוא קבוצה של שינויים עוקבים במצב המערכת להשגת מטרה. תהליכי המערכת כוללים:
- תהליך קלט;
- תהליך פלט;
טוען...
