მოდელირების სისტემატური მიდგომა. სისტემური მდგომარეობის ცნება ძირითადი ცნებები და განმარტებები

თემის ბიოსამედიცინო მნიშვნელობა

თერმოდინამიკა არის ფიზიკური ქიმიის ფილიალი, რომელიც შეისწავლის ნებისმიერ მაკროსკოპულ სისტემას, რომლის მდგომარეობის ცვლილებები დაკავშირებულია ენერგიის გადაცემასთან სითბოს და სამუშაოს სახით.

ქიმიური თერმოდინამიკა არის ბიოენერგიის თეორიული საფუძველი - მეცნიერება ცოცხალ ორგანიზმებში ენერგიის გარდაქმნების შესახებ და სიცოცხლის პროცესში ერთი ტიპის ენერგიის მეორეში გადაქცევის სპეციფიკური თავისებურებები. ცოცხალ ორგანიზმში მჭიდრო კავშირია ნივთიერებათა ცვლისა და ენერგიის პროცესებს შორის. მეტაბოლიზმი არის ენერგიის წყარო სიცოცხლის ყველა პროცესისთვის. ნებისმიერი ფიზიოლოგიური ფუნქციის განხორციელება (მოძრაობა, სხეულის მუდმივი ტემპერატურის შენარჩუნება, საჭმლის მომნელებელი წვენების გამოყოფა, ორგანიზმში სხვადასხვა რთული ნივთიერების სინთეზი უფრო მარტივიდან და ა.შ.) მოითხოვს ენერგიის ხარჯვას. ორგანიზმში ყველა სახის ენერგიის წყაროა საკვები ნივთიერებები (ცილები, ცხიმები, ნახშირწყლები), რომელთა პოტენციური ქიმიური ენერგია მეტაბოლური პროცესის დროს გარდაიქმნება სხვა სახის ენერგიად. ორგანიზმის სასიცოცხლო აქტივობის შესანარჩუნებლად და ფიზიოლოგიური ფუნქციების შესასრულებლად აუცილებელი ქიმიური ენერგიის განთავისუფლების მთავარი გზა არის ჟანგვითი პროცესები.

ქიმიური თერმოდინამიკა შესაძლებელს ხდის დაამყაროს კავშირი ენერგიის ხარჯებს შორის, როდესაც ადამიანი ასრულებს გარკვეულ სამუშაოს და საკვები ნივთიერებების კალორიულ შემცველობას, და შესაძლებელს ხდის გაიგოს ბიოსინთეზური პროცესების ენერგეტიკული არსი, რომელიც ხდება საკვები ნივთიერებების დაჟანგვის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიის გამო.

ნაერთების შედარებით მცირე რაოდენობის სტანდარტული თერმოდინამიკური რაოდენობების ცოდნა შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა ბიოქიმიური პროცესის ენერგეტიკული მახასიათებლების თერმოქიმიური გამოთვლების შესრულებას.

თერმოდინამიკური მეთოდების გამოყენება შესაძლებელს ხდის ცილების, ნუკლეინის მჟავების, ლიპიდების და ბიოლოგიური მემბრანების სტრუქტურული გარდაქმნების ენერგიის რაოდენობრივ განსაზღვრას.

ექიმის პრაქტიკულ მუშაობაში ყველაზე ფართოდ გამოიყენება თერმოდინამიკური მეთოდები სხეულის სხვადასხვა ფიზიოლოგიურ და პათოლოგიურ პირობებში ბაზალური მეტაბოლიზმის ინტენსივობის დასადგენად, აგრეთვე საკვები პროდუქტების კალორიული შემცველობის დასადგენად.

ქიმიური თერმოდინამიკის პრობლემები

1. ქიმიური და ფიზიკურ-ქიმიური პროცესების ენერგეტიკული ზემოქმედების განსაზღვრა.

2. ქიმიური და ფიზიკურ-ქიმიური პროცესების სპონტანური წარმოშობის კრიტერიუმების დადგენა.

3. თერმოდინამიკური სისტემების წონასწორობის მდგომარეობის კრიტერიუმების დადგენა.

ძირითადი ცნებები და განმარტებები

თერმოდინამიკური სისტემა

სხეულს ან სხეულთა ჯგუფს, რომელიც გამოყოფილია გარემოდან რეალური ან წარმოსახვითი ინტერფეისით, ეწოდება თერმოდინამიკური სისტემა.

ენერგიისა და მატერიის გარემოსთან გაცვლის სისტემის შესაძლებლობიდან გამომდინარე, განასხვავებენ იზოლირებულ, დახურულ და ღია სისტემებს.

იზოლირებულისისტემა არის სისტემა, რომელიც არ ცვლის არც მატერიას და არც ენერგიას გარემოსთან.

სისტემა, რომელიც ცვლის ენერგიას გარემოსთან და არ ცვლის მატერიას, ეწოდება დახურული.

ღია სისტემა არის სისტემა, რომელიც ცვლის როგორც მატერიას, ასევე ენერგიას გარემოსთან.

სისტემის მდგომარეობა, სტანდარტული მდგომარეობა

სისტემის მდგომარეობა განისაზღვრება მისი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების მთლიანობით. სისტემის თითოეული მდგომარეობა ხასიათდება ამ თვისებების გარკვეული მნიშვნელობებით. თუ ეს თვისებები იცვლება, მაშინ იცვლება სისტემის მდგომარეობაც, მაგრამ თუ სისტემის თვისებები დროთა განმავლობაში არ იცვლება, მაშინ სისტემა წონასწორობის მდგომარეობაშია.

თერმოდინამიკური სისტემების თვისებების შესადარებლად აუცილებელია მათი მდგომარეობის ზუსტად მითითება. ამ მიზნით დაინერგა კონცეფცია - სტანდარტული მდგომარეობა, რომლისთვისაც ცალკეული თხევადი ან მყარი მიიღება ფიზიკური მდგომარეობა, რომელშიც ისინი არსებობენ 1 ატმ (101315 Pa) წნევით და მოცემულ ტემპერატურაზე.

გაზებისა და ორთქლებისთვის სტანდარტული მდგომარეობა შეესაბამება ჰიპოთეტურ მდგომარეობას, რომელშიც 1 ატმ წნევის მქონე გაზი ემორჩილება მოცემულ ტემპერატურაზე იდეალური აირების კანონებს.

სტანდარტულ მდგომარეობასთან დაკავშირებული მნიშვნელობები იწერება "o" აბონენტით და სუბსკრიპტი მიუთითებს ტემპერატურაზე, ყველაზე ხშირად 298K.

მდგომარეობის განტოლება

განტოლებას, რომელიც ადგენს ფუნქციურ კავშირს იმ თვისებების მნიშვნელობებს შორის, რომლებიც განსაზღვრავენ სისტემის მდგომარეობას, ეწოდება მდგომარეობის განტოლება.

თუ სისტემის მდგომარეობის განტოლება ცნობილია, მაშინ მისი მდგომარეობის აღსაწერად არ არის საჭირო სისტემის ყველა თვისების რიცხვითი მნიშვნელობების ცოდნა. მაგალითად, კლაპეირონ-მენდელეევის განტოლება არის იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლება:

სადაც P არის წნევა, V არის მოცულობა, n არის იდეალური აირის მოლების რაოდენობა, T არის მისი აბსოლუტური ტემპერატურა და R არის უნივერსალური აირის მუდმივი.

განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ იდეალური გაზის მდგომარეობის დასადგენად საკმარისია ვიცოდეთ ოთხი რიცხვიდან ნებისმიერი სამი P, V, n, T რიცხვითი მნიშვნელობები.

სტატუსის ფუნქციები

თვისებებს, რომელთა მნიშვნელობები სისტემის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლისას დამოკიდებულია მხოლოდ სისტემის საწყის და საბოლოო მდგომარეობაზე და არ არის დამოკიდებული გარდამავალ გზაზე, ეწოდება მდგომარეობის ფუნქციები. ეს მოიცავს, მაგალითად, სისტემის წნევას, მოცულობას, ტემპერატურას.

პროცესები

სისტემის გადასვლას ერთი მდგომარეობიდან მეორეში ეწოდება პროცესი. წარმოშობის პირობებიდან გამომდინარე, განასხვავებენ პროცესების შემდეგ ტიპებს.

წრიული ან ციკლური– პროცესი, რომლის შედეგადაც სისტემა უბრუნდება პირვანდელ მდგომარეობას. წრიული პროცესის დასრულების შემდეგ სისტემის მდგომარეობის ნებისმიერ ფუნქციაში ცვლილებები ნულის ტოლია.

იზოთერმული- პროცესი, რომელიც მიმდინარეობს მუდმივ ტემპერატურაზე.

იზობარული- პროცესი, რომელიც მიმდინარეობს მუდმივი წნევით.

იზოქორული– პროცესი, რომლის დროსაც სისტემის მოცულობა მუდმივი რჩება.

ადიაბატური– პროცესი, რომელიც ხდება გარემოსთან სითბოს გაცვლის გარეშე.

წონასწორობა– პროცესი განიხილება, როგორც სისტემის წონასწორობის მდგომარეობის უწყვეტი სერია.

არაწონასწორობა- პროცესი, რომლის დროსაც სისტემა გადის არათანაბარი მდგომარეობებში.

შექცევადი თერმოდინამიკური პროცესი– პროცესი, რომლის შემდეგაც სისტემა და მასთან ურთიერთქმედებული სისტემები (გარემო) შეიძლება დაუბრუნდნენ საწყის მდგომარეობას.

შეუქცევადი თერმოდინამიკური პროცესი– პროცესი, რომლის შემდეგაც სისტემა და მასთან ურთიერთქმედებული სისტემები (გარემო) ვერ უბრუნდებიან საწყის მდგომარეობას.

ეს უკანასკნელი ცნებები უფრო დეტალურად არის განხილული განყოფილებაში "ქიმიური წონასწორობის თერმოდინამიკა".

სისტემების თეორია და სისტემის ანალიზი თემა 6. სისტემების მდგომარეობა და ფუნქციონირება Karasev E. M., 2014 წ.

ლექციის მონახაზი 1. 2. 3. 4. 5. სისტემის მდგომარეობა დინამიური სისტემების სტატიკური და დინამიური თვისებები სახელმწიფო სივრცე დინამიური სისტემების სტაბილურობა დასკვნები Karasev E. M., 2014 წ.

1. სისტემის მდგომარეობა სისტემა იქმნება მისი სამიზნე გამოსავლების სასურველი მნიშვნელობების (მდგომარეობების) მისაღებად. სისტემის გამომავალი მდგომარეობა დამოკიდებულია: o შეყვანის ცვლადების მნიშვნელობებზე (მდგომარეობებზე); o სისტემის საწყისი მდგომარეობა; o სისტემის ფუნქციები. სისტემის ანალიზის ერთ-ერთი მთავარი ამოცანაა მიზეზ-შედეგობრივი კავშირის დამყარება სისტემის გამოსავლებსა და მის შეყვანებსა და მდგომარეობას შორის. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. მდგომარეობის შეფასება სისტემის მდგომარეობა დროის გარკვეულ მომენტში არის მისი არსებითი თვისებების ერთობლიობა დროის ამ მომენტში. სისტემის მდგომარეობის აღწერისას საჭიროა ისაუბროთ: o შეყვანის მდგომარეობაზე; o შინაგანი მდგომარეობა; o სისტემის გამომავალი მდგომარეობა. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. მდგომარეობის შეფასება სისტემის შეყვანის მდგომარეობა წარმოდგენილია შეყვანის პარამეტრის მნიშვნელობების ვექტორით: X=(x 1, x 2, ..., xn) და რეალურად არის გარემოს მდგომარეობის ასახვა. სისტემის შიდა მდგომარეობა წარმოდგენილია მისი შიდა პარამეტრების მნიშვნელობების ვექტორით (მდგომარეობის პარამეტრები): Z = (z 1, z 2, ..., zv) და დამოკიდებულია X და შეყვანის მდგომარეობაზე. სისტემის საწყისი მდგომარეობა Z 0: Z = F (Z 0, X). კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. მდგომარეობის შეფასება შიდა მდგომარეობა პრაქტიკულად შეუმჩნეველია, მაგრამ მისი შეფასება შესაძლებელია სისტემის გამოსავლების მდგომარეობიდან (გამომავალი ცვლადების მნიშვნელობები) Y = (y 1, y 2, ..., ym) გამო დამოკიდებულება Y = F 2(Z). ამ შემთხვევაში, ჩვენ უნდა ვისაუბროთ გამომავალ ცვლადებზე ფართო გაგებით: არა მხოლოდ თავად გამომავალი ცვლადები, არამედ მათი ცვლილების მახასიათებლებიც შეიძლება იმოქმედონ როგორც კოორდინატები, რომლებიც ასახავს სისტემის მდგომარეობას: სიჩქარე, აჩქარება და ა.შ. Karasev E. M., 2014 წ.

1. სისტემის სტატუსი. მდგომარეობის შეფასება ამრიგად, სისტემის S-ის შიდა მდგომარეობა t მომენტში შეიძლება დახასიათდეს მისი გამომავალი კოორდინატების და მათი წარმოებულების მნიშვნელობების სიმრავლით ამ დროს: St=(Yt, Y''t, ...). თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ გამომავალი ცვლადები არ ასახავს სისტემის მდგომარეობას მთლიანად, ორაზროვნად და დროულად. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. პროცესი თუ სისტემას შეუძლია გადავიდეს ერთი მდგომარეობიდან მეორეზე (მაგალითად, S 1 -> S 2 -> S 3> ...), მაშინ ამბობენ, რომ მას აქვს ქცევა და მასში ხდება პროცესი. პროცესი არის მდგომარეობების თანმიმდევრული ცვლილება. მდგომარეობათა უწყვეტი ცვლილების შემთხვევაში გვაქვს: P=S(t), ხოლო დისკრეტულ შემთხვევაში: P=(St 1, St 2, …, ). კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. პროცესი სისტემასთან მიმართებაში შეიძლება ჩაითვალოს ორი სახის პროცესი: o გარე პროცესი - სისტემაზე ზემოქმედების თანმიმდევრული ცვლილება, ანუ გარემო მდგომარეობების თანმიმდევრული ცვლილება; შიდა პროცესი არის სისტემის მდგომარეობის თანმიმდევრული ცვლილება, რომელიც შეინიშნება როგორც პროცესი სისტემის გამოსავალზე. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სტატიკური და დინამიური სისტემები სტატიკური სისტემა არის სისტემა, რომლის მდგომარეობა პრაქტიკულად არ იცვლება არსებობის გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. დინამიური სისტემა არის სისტემა, რომელიც დროთა განმავლობაში ცვლის თავის მდგომარეობას. განმარტებითი განმარტება: სისტემას, რომლის გადასვლა ერთი მდგომარეობიდან მეორეზე არ ხდება მყისიერად, არამედ რაიმე პროცესის შედეგად, დინამიური ეწოდება. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სისტემის ფუნქცია სისტემის თვისებები გამოიხატება არა მხოლოდ გამომავალი ცვლადების მნიშვნელობებით, არამედ მისი ფუნქციითაც, შესაბამისად, სისტემის ფუნქციების განსაზღვრა მისი ანალიზისა და დიზაინის ერთ-ერთი მთავარი ამოცანაა. ფუნქციის ცნებას აქვს სხვადასხვა განმარტება: ზოგადი ფილოსოფიურიდან მათემატიკამდე. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სისტემის ფუნქცია ზოგადი ფილოსოფიური კონცეფცია. ფუნქცია არის ობიექტის თვისებების გარეგანი გამოვლინება. სისტემა შეიძლება იყოს ერთჯერადი ან მრავალფუნქციური. გარე გარემოზე ზემოქმედების ხარისხისა და სხვა სისტემებთან ურთიერთქმედების ხასიათის მიხედვით, ფუნქციები შეიძლება განაწილდეს მზარდ რიგებში: 1. პასიური არსებობა, მასალა სხვა სისტემებისთვის; 2. უმაღლესი წესრიგის სისტემის შენარჩუნება; 3. წინააღმდეგობა სხვა სისტემებთან, გარემოსთან; 4. სხვა სისტემებისა და გარემოს აბსორბცია (გაფართოება); 5. სხვა სისტემებისა და გარემოს ტრანსფორმაცია. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სისტემის ფუნქცია მათემატიკური კონცეფცია. თვითნებური ბუნების Ey სიმრავლის ელემენტს ეწოდება x ელემენტის ფუნქცია, რომელიც განსაზღვრულია თვითნებური ბუნების Ex სიმრავლეზე, თუ თითოეული x ელემენტი Ex სიმრავლიდან შეესაბამება y ელემენტს Ey-დან. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სისტემის ფუნქცია კიბერნეტიკური კონცეფცია. სისტემის ფუნქცია არის მეთოდი (წესი, ალგორითმი) შეყვანის ინფორმაციის გამოსავალად გადაქცევისთვის. დინამიური სისტემის ფუნქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სისტემის შეყვანის (X) და გამომავალი (Y) კოორდინატების დამაკავშირებელი ლოგიკურ-მათემატიკური მოდელით, „შემავალი-გამომავალი“ მოდელი: Y=F(X), სადაც F არის ოპერატორს უწოდა ოპერაციული ალგორითმი. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სისტემის ფუნქცია კიბერნეტიკაში ფართოდ გამოიყენება „შავი ყუთის“ კონცეფცია - კიბერნეტიკური მოდელი, რომელშიც ობიექტის შიდა სტრუქტურა არ არის გათვალისწინებული (ან არაფერია ცნობილი ამის შესახებ). ამ შემთხვევაში, ობიექტის თვისებები ფასდება მხოლოდ მისი შეყვანისა და გამომავალი ანალიზის საფუძველზე. ზოგჯერ "ნაცრისფერი ყუთის" კონცეფცია გამოიყენება, როდესაც რაღაც ჯერ კიდევ ცნობილია ობიექტის შიდა სტრუქტურის შესახებ. სისტემური ანალიზის ამოცანაა ზუსტად „გაანათოს“ ყუთი - შავი გადააქციოს ნაცრისფერად, ხოლო ნაცრისფერი თეთრად. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სისტემის ფუნქციონირება ფუნქციონირება განიხილება, როგორც სისტემის ფუნქციების რეალიზაციის პროცესი. კიბერნეტიკური თვალსაზრისით: სისტემის ფუნქციონირება არის შეყვანის ინფორმაციის დამუშავების პროცესი გამომავალში. მათემატიკურად, სისტემის ფუნქციონირება შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად: Y(t) = F(X(t)), ანუ სისტემის ფუნქციონირება აღწერს, თუ როგორ იცვლება სისტემის მდგომარეობა, როდესაც იცვლება მისი შეყვანის მდგომარეობა. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სისტემის ფუნქციის მდგომარეობა სისტემის ფუნქცია მისი საკუთრებაა, ამიტომ შეგვიძლია ვისაუბროთ სისტემის მდგომარეობაზე დროის მოცემულ მომენტში მისი ფუნქციის მითითებით, რომელიც მოქმედებს დროის ამ მომენტში. ამრიგად, სისტემის მდგომარეობა შეიძლება განიხილებოდეს ორ ასპექტში: o მისი პარამეტრების მდგომარეობა და o მისი ფუნქციის მდგომარეობა, რაც თავის მხრივ დამოკიდებულია სტრუქტურის მდგომარეობაზე და პარამეტრებზე: St=(At, Ft) =( At, (Stt, At)) Karasev E.M., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სისტემის ფუნქციის მდგომარეობა სისტემას ეწოდება სტაციონარული, თუ მისი ფუნქცია პრაქტიკულად არ იცვლება არსებობის გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. სტაციონარული სისტემისთვის რეაქცია იმავე ზემოქმედებაზე არ არის დამოკიდებული ამ ზემოქმედების გამოყენების მომენტზე. სისტემა ითვლება არასტაციონარული, თუ მისი ფუნქცია დროთა განმავლობაში იცვლება. სისტემის არასტაციონარულობა გამოიხატება მისი განსხვავებული რეაქციებით ერთსა და იმავე დარღვევაზე, რომლებიც გამოიყენება დროის სხვადასხვა პერიოდში. სისტემის არასტაციონარული ბუნების მიზეზები მასში დევს და მოიცავს სისტემის ფუნქციის ცვლილებას: სტრუქტურა (St) და/ან პარამეტრები (A). კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. სისტემის ფუნქციის მდგომარეობა სისტემის სტაციონარულობა ვიწრო გაგებით: სისტემას ეწოდება სტაციონარული, თუ ყველა შიდა პარამეტრი არ იცვლება დროთა განმავლობაში. არასტაციონარული სისტემა არის სისტემა ცვლადი შიდა პარამეტრებით. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. დინამიური სისტემის რეჟიმები წონასწორობის რეჟიმი (ბალანსის მდგომარეობა, წონასწორობის მდგომარეობა) არის დინამიური სისტემის მდგომარეობა, რომელშიც ის შეიძლება დარჩეს იმდენ ხანს, რამდენიც სასურველია გარე შემაშფოთებელი ზემოქმედების არარსებობის ან მუდმივი გავლენის ქვეშ. შენიშვნა: ეკონომიკური და ორგანიზაციული სისტემებისთვის ცნება „წონასწორობა“ საკმაოდ პირობითად გამოიყენება. კარასევი ე.მ., 2014 წ

1. სისტემის სტატუსი. დინამიური სისტემის რეჟიმები გარდამავალი რეჟიმი (პროცესი) გაგებულია, როგორც დინამიური სისტემის გადაადგილების პროცესი ზოგიერთი საწყისი მდგომარეობიდან მის ნებისმიერ სტაბილურ რეჟიმში - წონასწორობაში ან პერიოდულზე. პერიოდული რეჟიმი არის რეჟიმი, რომელშიც სისტემა რეგულარულ ინტერვალებში აღწევს ერთსა და იმავე მდგომარეობას. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. დინამიური სისტემების სტატიკური და დინამიური თვისებები სამოდელო ობიექტის დროზე დამოკიდებულებიდან გამომდინარე, განასხვავებენ სისტემების სტატიკური და დინამიკური მახასიათებლების ასახვას შესაბამის მოდელებში. სტატიკური მოდელები (სტატიკური მოდელები) ასახავს სისტემის ფუნქციას - რეალური ან შემუშავებული სისტემის სპეციფიკურ მდგომარეობას ან მისი პარამეტრების ურთიერთობას, რომელიც დროთა განმავლობაში არ იცვლება. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. დინამიური სისტემების სტატიკური და დინამიური თვისებები დინამიური მოდელები (დინამიკის მოდელები) ასახავს სისტემის ფუნქციონირებას - რეალური ან შექმნილი სისტემის მდგომარეობების შეცვლის პროცესს. ისინი აჩვენებენ განსხვავებებს სახელმწიფოებს შორის, მდგომარეობებში ცვლილებების თანმიმდევრობასა და მოვლენების განვითარებას დროთა განმავლობაში. სტატიკურ და დინამიურ მოდელებს შორის მთავარი განსხვავება დროის გათვალისწინებაა: სტატიკაში ის არ ჩანს, მაგრამ დინამიკაში მთავარი ელემენტია. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. 1 სისტემების სტატიკური მახასიათებლები ვიწრო გაგებით, სისტემის სტატიკური მახასიათებლები შეიძლება მოიცავდეს მის სტრუქტურას. თუმცა, უფრო ხშირად მათ აინტერესებთ სისტემის თვისებები სტაბილურ მდგომარეობაში შეყვანის გამოსავალებად გადაქცევისთვის, როდესაც არ არის ცვლილებები როგორც შეყვანის, ისე გამომავალი ცვლადებში. ასეთი თვისებები განისაზღვრება, როგორც სტატიკური მახასიათებლები. სტატიკური მახასიათებელი არის კავშირი შეყვანისა და გამომავალი რაოდენობებს შორის სტაბილურ მდგომარეობაში. სტატიკური მახასიათებელი შეიძლება იყოს წარმოდგენილი მათემატიკური ან გრაფიკული მოდელით. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. 2 სისტემების დინამიური მახასიათებლები დინამიური მახასიათებელი არის სისტემის რეაქცია დარღვევაზე (გამომავალი ცვლადების ცვლილებების დამოკიდებულება შეყვანის ცვლადებზე და დროზე). დინამიური მახასიათებელი შეიძლება იყოს წარმოდგენილი: o მათემატიკური მოდელი დიფერენციალური განტოლების (ან განტოლებების სისტემის) სახით: Karasev E. M., 2014 წ.

2. სისტემების დინამიური მახასიათებლები მათემატიკური მოდელის გამოყენებით დიფერენციალური განტოლების ამოხსნის სახით: გრაფიკული მოდელი, რომელიც შედგება ორი გრაფიკისგან: დროთა განმავლობაში არეულობის ცვლილებების გრაფიკი და ამ დარღვევაზე ობიექტის რეაქციის გრაფიკი - გრაფიკული დროთა განმავლობაში გამომუშავების ცვლილების დამოკიდებულება. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. 3 ელემენტარული დინამიური ბმული რთული დინამიური სისტემის შესწავლის ამოცანის გასაადვილებლად ის იყოფა ცალკეულ ელემენტებად და შედგენილია თითოეული მათგანისთვის დიფერენციალური განტოლებები. სისტემის ელემენტების დინამიური თვისებების საჩვენებლად, მათი ფიზიკური ბუნების მიუხედავად, გამოიყენება დინამიური ბმულის კონცეფცია. დინამიური ბმული არის სისტემის ან ელემენტის ნაწილი, რომელიც აღწერილია გარკვეული დიფერენციალური განტოლებით. დინამიური ბმული შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ელემენტით, ელემენტების ნაკრებით ან მთლიანად ავტომატური სისტემით. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. 3 ელემენტარული დინამიური ბმული ნებისმიერი დინამიური სისტემა შეიძლება პირობითად დაიშალოს დინამიურ ატომებად - ელემენტარულ დინამიურ ბმულებად. მარტივად რომ ვთქვათ, ელემენტარული დინამიური ბმული შეიძლება ჩაითვალოს ბმულად ერთი შეყვანით და ერთი გამომავალით. ელემენტარული ბმული უნდა იყოს მიმართულების ბმული: ბმული გადასცემს გავლენას მხოლოდ ერთი მიმართულებით - შეყვანიდან გამოსავალამდე, ისე რომ ბმულის მდგომარეობის ცვლილება არ იმოქმედოს შეყვანის წინა ბმულის მდგომარეობაზე. ამიტომ, სისტემის მიმართული მოქმედების ბმულებად დაყოფისას, თითოეული ბმულის მათემატიკური აღწერა შეიძლება შედგეს სხვა ბმულებთან მისი კავშირების გათვალისწინების გარეშე. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. 3 ელემენტარული დინამიური ბმული ყველა რგოლი გამოირჩევა განტოლების ტიპით, რომლებიც განსაზღვრავენ მათში წარმოქმნილი გარდამავალი პროცესების მახასიათებლებს იმავე საწყის პირობებში და იგივე ტიპის დარღვევაში. ელემენტარული ბმულის ქცევის შესაფასებლად, მის შეყვანას ჩვეულებრივ მიეწოდება გარკვეული ფორმის სატესტო სიგნალები. ყველაზე ხშირად გამოიყენება შემდეგი სახის შემაშფოთებელი სიგნალები: o o o ნაბიჯის ეფექტი; იმპულსური ზემოქმედება; პერიოდული სიგნალი. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. 3 ელემენტარული დინამიური ბმული საფეხურიანი ზემოქმედება: ეტაპობრივი ზემოქმედების განსაკუთრებული შემთხვევაა ერთჯერადი ზემოქმედება, რომელიც აღწერილია ეგრეთ წოდებული ერთეულის ფუნქციით x(t) = 1(t): Karasev E. M., 2014 წ.

2. 3 ელემენტარული დინამიური ბმული იმპულსური მოქმედება (ერთეული პულსი ან დელტა ფუნქცია) x(t) = δ(t): უნდა აღინიშნოს, რომ: პერიოდული სიგნალი: ან სინუსური ტალღის სახით ან კვადრატული ტალღის სახით. . კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. 4 ტიპიური ბმულების სახეები და მათი გარდამავალი ფუნქციები სისტემის შეყვანაზე ზემოქმედება იწვევს მისი გამომავალი y(t) ცვლილებას - გარდამავალი პროცესი, რომელსაც ეწოდება გარდამავალი ფუნქცია. გარდამავალი (დროებითი) ფუნქცია არის ბმულის გამომავალი ცვლადის რეაქცია შეყვანის ცვლილებაზე. სამომავლოდ განვიხილავთ ტიპურ ბმულებს ერთი საფეხურიანი დარღვევის ქვეშ. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. 4 ტიპიური ბმულების ტიპები და მათი გადასვლის ფუნქციები ინერციისგან თავისუფალი ბმული (გამაძლიერებელი, ტევადობა, მასშტაბირება ან პროპორციული) აღწერილია განტოლებით: სადაც k არის პროპორციულობის ან მომატების კოეფიციენტი. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. ტიპიური ბმულების 4 სახეები და მათი გარდამავალი ფუნქციები ინერციული ბმული (აპერიდული, ტევადი, რელაქსაცია) აღწერილია დიფერენციალური განტოლებით: მისი გადასვლის პროცესი აღწერილია განტოლებით: სადაც T არის დროის მუდმივი. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. ტიპიური ბმულების 4 სახეები და მათი გადასვლის ფუნქციები იდეალური (ინერციისგან თავისუფალი) დიფერენციალური რგოლი აღწერილია დიფერენციალური განტოლებით: ყველა წერტილში ნულის გარდა, y-ის მნიშვნელობა ნულის ტოლია; ნულოვან წერტილში y ახერხებს უსასრულობამდე გაზრდას უსასრულოდ მცირე დროში და ნულამდე დაბრუნებას. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. ტიპიური ბმულების 4 სახეები და მათი გარდამავალი ფუნქციები რეალური დიფერენციალური ბმული აღწერილია დიფერენციალური განტოლებით, რომელშიც, იდეალური ბმულისგან განსხვავებით, დამატებით ჩნდება ინერციული ტერმინი: როდესაც ბმული დარღვეულია ერთი ეტაპობრივი მოქმედებით, გადასვლის პროცესი ბმულზე აღწერილია განტოლება: Karasev E. M., 2014 წ

2. ტიპიური ბმულების 4 სახეები და მათი გარდამავალი ფუნქციები რეალური დიფერენციალური ბმული არ არის ელემენტარული - ის შეიძლება შეიცვალოს ორი რგოლის შეერთებით: იდეალური დიფერენციალური და ინერციული: Karasev E. M., 2014 წ.

2. ტიპიური ბმულების 4 ტიპები და მათი გარდამავალი ფუნქციები ინტეგრაციული ბმული (ასტატიკური, ნეიტრალური) აღწერილია დიფერენციალური განტოლებით: ბმულზე გადასვლის პროცესი აღწერილია ამ განტოლების ამოხსნით: Karasev E. M., 2014 წ.

2. 4 ტიპიური ბმულების ტიპები და მათი გარდამავალი ფუნქციები რხევითი რგოლი ზოგადად აღწერილია შემდეგი განტოლებით: რხევითი ბმული მიიღება, თუ იგი შეიცავს ორ ტევადურ ელემენტს, რომელსაც შეუძლია შეინახოს ორი სახის ენერგია და ურთიერთგაცვალოს ეს რეზერვები. თუ რხევის პროცესში დარღვევის დასაწყისში ბმულით მიღებული ენერგიის რეზერვი მცირდება, მაშინ რხევები კვდება. ამავე დროს: Karasev E. M., 2014 წ

2. 4 ტიპიური ბმულების სახეები და მათი გადასვლის ფუნქციები ზოგადად რხევითი რგოლი აღწერილია შემდეგი განტოლებით: თუ, მაშინ რხევითი რგოლის ნაცვლად, მიიღება მეორე რიგის აპერიოდული ბმული. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. 4 ტიპიური ბმულების სახეები და მათი გადასვლის ფუნქციები ზოგადი ფორმით რხევითი რგოლი აღწერილია შემდეგი განტოლებით: როდესაც ვიღებთ კონსერვატიულ რგოლს დაუცველი რხევებით. კარასევი ე.მ., 2014 წ

2. ტიპიური ბმულების 4 ტიპები და მათი გადასვლის ფუნქციები სუფთა (სატრანსპორტო) დაყოვნების ბმული იმეორებს შეყვანის სიგნალის ფორმას, მაგრამ დროის დაგვიანებით: სადაც τ არის დაყოვნების დრო. კარასევი ე.მ., 2014 წ

3. მდგომარეობის სივრცე, ვინაიდან სისტემის თვისებები გამოიხატება მისი გამომავალი მნიშვნელობებით, სისტემის მდგომარეობა შეიძლება განისაზღვროს, როგორც გამომავალი ცვლადების მნიშვნელობების ვექტორი Y = (y 1, ..., ym ). ამრიგად, სისტემის ქცევა (მისი პროცესი) შეიძლება გამოსახული იყოს გრაფიკის სახით m-განზომილებიანი კოორდინატულ სისტემაში. Y სისტემის შესაძლო მდგომარეობების სიმრავლე განიხილება, როგორც სისტემის მდგომარეობის სივრცე (ან ფაზური სივრცე), ხოლო ამ სივრცის კოორდინატებს ეწოდება ფაზის კოორდინატები. კარასევი ე.მ., 2014 წ

3. მდგომარეობის სივრცე სისტემის ამჟამინდელი მდგომარეობის შესატყვის წერტილს ეწოდება ფაზა, ანუ წარმოადგენს წერტილი. ფაზის ტრაექტორია არის მრუდი, რომელსაც ფაზის წერტილი აღწერს, როდესაც იცვლება შეუფერხებელი სისტემის მდგომარეობა (მუდმივი გარე გავლენით). ფაზის ტრაექტორიების ერთობლიობას, რომელიც შეესაბამება ყველა შესაძლო საწყის მდგომარეობას, ეწოდება ფაზის პორტრეტი. კარასევი ე.მ., 2014 წ

3. მდგომარეობის სივრცე ფაზის სიბრტყე არის კოორდინატთა სიბრტყე, რომელშიც კოორდინატთა ღერძების გასწვრივ გამოსახულია ნებისმიერი ორი ცვლადი (ფაზის კოორდინატები), რომლებიც ცალსახად განსაზღვრავენ სისტემის მდგომარეობას. ფიქსირებული (სპეციალური ან სტაციონარული) არის წერტილები, რომელთა პოზიცია ფაზის პორტრეტში დროთა განმავლობაში არ იცვლება. სინგულარული წერტილები ასახავს წონასწორობის პოზიციებს. კარასევი ე.მ., 2014 წ

3. ადგილის მდგომარეობა ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ გამომავალი კოორდინატის მნიშვნელობები გამოსახულია ფაზის სიბრტყის აბსცისის ღერძზე, ხოლო მისი ცვლილების სიჩქარე გამოსახულია ორდინატთა ღერძზე. კარასევი ე.მ., 2014 წ

3. მდგომარეობათა სივრცე დაუბრკოლებელი სისტემის ფაზური ტრაექტორიებისთვის მოქმედებს შემდეგი თვისებები: o მხოლოდ ერთი ტრაექტორია გადის ფაზის სიბრტყის ერთ წერტილზე; o ზედა ნახევარსიბრტყეში გამომსახველი წერტილი მოძრაობს მარცხნიდან მარჯვნივ, ქვედა ნახევარსიბრტყეში - პირიქით; o x ღერძზე წარმოებული dy 2/dy 1=∞ ყველგან წონასწორობის წერტილების გარდა, ამიტომ ფაზის ტრაექტორიები x ღერძს კვეთენ (არაერთმნიშვნელოვან წერტილებში) მართი კუთხით. კარასევი ე.მ., 2014 წ

4. დინამიური სისტემების სტაბილურობა სტაბილურობა გაგებულია, როგორც სისტემის თვისება, დაუბრუნდეს წონასწორულ მდგომარეობას ან ციკლურ რეჟიმს იმ დარღვევის აღმოფხვრის შემდეგ, რამაც გამოიწვია ამ უკანასკნელის დარღვევა. სტაბილურობის მდგომარეობა (სტაბილური მდგომარეობა) არის სისტემის წონასწორობის მდგომარეობა, რომელშიც ის ბრუნდება შემაშფოთებელი ზემოქმედების მოხსნის შემდეგ. კარასევი ე.მ., 2014 წ

4. დინამიური სისტემების მდგრადობა ალექსანდრე მიხაილოვიჩ ლიაპუნოვი: a სისტემის ფიქსირებულ წერტილს ეწოდება სტაბილური (ან მიმზიდველი), თუ a წერტილის რომელიმე N სამეზობლოსთვის არის ამ N' წერტილის რაიმე პატარა მეზობლობა, რომ ნებისმიერი ტრაექტორია გადის N-ზე. ' რჩება N-ში t გაზრდისთვის. კარასევი ე.მ., 2014 წ

4. დინამიური სისტემების სტაბილურობა მიმზიდველი - (ლათინური attraho-დან - მე ვიზიდავ საკუთარ თავს) - სტაბილურობის რეგიონი, სადაც მიდრეკილია ტრაექტორიები ფაზურ სივრცეში. სისტემის a ფიქსირებულ წერტილს ეწოდება ასიმპტომურად სტაბილური, თუ ის სტაბილურია და, გარდა ამისა, არსებობს ამ წერტილის N სამეზობლო, სადაც N-ზე გამავალი ნებისმიერი ტრაექტორია მიდრეკილია a-სკენ, როგორც t მიისწრაფვის უსასრულობისკენ. კარასევი ე.მ., 2014 წ

4. დინამიური სისტემების სტაბილურობა სისტემის ფიქსირებულ წერტილს, რომელიც არის სტაბილური, მაგრამ არა ასიმპტომურად სტაბილური, ეწოდება ნეიტრალურად სტაბილური. სისტემის ფიქსირებულ წერტილს, რომელიც არ არის სტაბილური, ეწოდება არასტაბილური (ან რეპელეერი). რეპელერი (ლათინური repello-დან - მე ვაშორებ, ვაშორებ) არის რეგიონი ფაზურ სივრცეში, სადაც ტრაექტორიები, თუნდაც ძალიან ახლოს დაწყებული ცალკეულ წერტილთან, მოიგერია მისგან. კარასევი ე.მ., 2014 წ

ასევე წაიკითხეთ: C2 სამი მაგალითით აჩვენე მრავალპარტიული პოლიტიკური სისტემის არსებობა თანამედროვე რუსეთში. II. სისტემები, რომელთა განვითარება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ევოლუციის უნივერსალური სქემის გამოყენებით III. როდის არის მომგებიანი მოძრაობის განხილვა მოძრავი საცნობარო ჩარჩოდან (მასწავლებელი ხსნის ორ პრობლემას)? III. სამედიცინო ნარჩენების მართვის სისტემის ორგანიზების მოთხოვნები MES სისტემები (Manufacturing Execution System) - წარმოების მართვის სისტემები (ჩვენთვის უფრო ცნობილია, როგორც პროცესის კონტროლის სისტემები) N გამოიკვლიოს ფსიქიკური მდგომარეობა, რომელიც ოპტიმალურია, როდესაც ადამიანი ასრულებს სხვადასხვა აქტივობებს. ბელორუსის რესპუბლიკის სავალუტო სისტემის ფუნქციონირების მახასიათებლები და პრობლემები Sp2-ჰიბრიდირებული მდგომარეობა დამახასიათებელია ატომისთვის, თუ მასთან დაკავშირებული ატომების და მისი მარტოხელა ელექტრონული წყვილების რაოდენობა 3-ის ტოლია (მაგალითები).

სისტემის მდგომარეობა განისაზღვრება დონეებით.

დონე არის მასის, ენერგიის, ინფორმაციის რაოდენობა, რომელიც შეიცავს ცვლადში (ბლოკში) ან მთლიან სისტემაში დროის მოცემულ მომენტში.

დონეები არ რჩება მუდმივი, ისინი განიცდიან გარკვეულ ცვლილებებს. სიჩქარე, რომლითაც ხდება ეს ცვლილებები, ეწოდება ტემპს.

განაკვეთები განსაზღვრავს ტრანსფორმაციის, დაგროვების, გადაცემის პროცესების აქტივობას, ინტენსივობას და სიჩქარეს. მატერია, ენერგია, ინფორმაცია, რომელიც მიედინება სისტემაში.

ტემპები და დონეები ურთიერთდაკავშირებულია, მაგრამ მათი ურთიერთობა არ არის მკაფიო. ერთის მხრივ, განაკვეთები წარმოქმნის ახალ დონეებს, რაც თავის მხრივ გავლენას ახდენს განაკვეთებზე, ე.ი. არეგულირებს მათ.

მაგალითად, ნივთიერების დიფუზიის პროცესი განსაზღვრავს სისტემის გადასვლას x 1 დონიდან x 2 დონეზე (მასების გადაცემის პროცესის მამოძრავებელი ძალა). ამავდროულად, ამ პროცესის სიჩქარე (მასების გადაცემის სიჩქარე) დამოკიდებულია მითითებული დონეების მასაზე გამოთქმის შესაბამისად:

სადაც: a არის მასის გადაცემის კოეფიციენტი.

სისტემის მდგომარეობის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია უკუკავშირი.

უკუკავშირი არის სისტემის (ბლოკის) თვისება, რეაგირება მოახდინოს შეყვანის გავლენით გამოწვეულ ცვლილებაზე ერთი ან მეტი ცვლადის ცვლილებაზე, ისე, რომ სისტემაში მიმდინარე პროცესების შედეგად ეს ცვლილება კვლავ იმოქმედებს იგივე ან იგივეზე. ცვლადები.

უკუკავშირი, გავლენის მეთოდიდან გამომდინარე, შეიძლება იყოს პირდაპირი (როდესაც საპირისპირო გავლენა ხდება ცვლადების (ბლოკების) - შუამავლების მონაწილეობის გარეშე) ან კონტურის (როდესაც საპირისპირო გავლენა ხდება ცვლადების (ბლოკების) - შუამავლების მონაწილეობით) (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3. უკუკავშირის პრინციპი

ა – პირდაპირი უკუკავშირი; ბ – მარყუჟის უკუკავშირი.

სისტემაში ცვლადების პირველად ცვლილებებზე გავლენის მიხედვით, განასხვავებენ უკუკავშირის ორ ტიპს:

§ უარყოფითი გამოხმაურება, ე.ი. როდესაც გარედან მიღებული იმპულსი ქმნის დახურულ წრეს და იწვევს საწყისი ზემოქმედების შესუსტებას (სტაბილიზაციას);

§ დადებითი გამოხმაურება, ე.ი. როდესაც გარედან მიღებული იმპულსი ქმნის დახურულ წრეს და იწვევს საწყისი ზემოქმედების ზრდას.

ნეგატიური უკუკავშირი არის თვითრეგულირების ფორმა, რომელიც უზრუნველყოფს სისტემაში დინამიურ ბალანსს. პოზიტიური უკუკავშირი ბუნებრივ სისტემებში ჩვეულებრივ ვლინდება თვითგანადგურების აქტივობის შედარებით მოკლევადიანი აფეთქებების სახით.

უკუკავშირის უპირატესად ნეგატიური ბუნება მიუთითებს იმაზე, რომ გარემო პირობების ნებისმიერი ცვლილება იწვევს სისტემის ცვლადების ცვლილებას და იწვევს სისტემის გადასვლას ახალ წონასწორობაზე, ორიგინალისგან განსხვავებულ მდგომარეობაში. თვითრეგულირების ამ პროცესს ჩვეულებრივ ჰომეოსტაზს უწოდებენ.

სისტემის უნარი აღადგინოს წონასწორობა განისაზღვრება მისი მდგომარეობის კიდევ ორი ​​მახასიათებლით:

§ სისტემის სტაბილურობა, ე.ი. მახასიათებელი, რომელიც მიუთითებს, თუ რა სიდიდის ცვლილება გარე გავლენის (ზემოქმედების იმპულსი) შეესაბამება სისტემის ცვლადების დასაშვებ ცვლილებას, რომლის დროსაც შესაძლებელია წონასწორობის აღდგენა;

§ სისტემის სტაბილურობა, ე.ი. მახასიათებელი, რომელიც განსაზღვრავს სისტემის ცვლადების მაქსიმალურ დასაშვებ ცვლილებას, რომლის დროსაც შესაძლებელია წონასწორობის აღდგენა.

სისტემაში რეგულირების მიზანი ჩამოყალიბებულია უკიდურესი პრინციპის სახით (მაქსიმალური პოტენციური ენერგიის კანონი): სისტემის ევოლუცია მიდის სისტემაში მთლიანი ენერგიის ნაკადის გაზრდის მიმართულებით, ხოლო სტაციონარულ მდგომარეობაში მისი მაქსიმალური შესაძლო მნიშვნელობა მიღწეულია (მაქსიმალური პოტენციური ენერგია).

მოდელირების სისტემატური მიდგომა

სისტემის კონცეფცია.ჩვენს ირგვლივ სამყარო შედგება მრავალი განსხვავებული ობიექტისგან, რომელთაგან თითოეულს აქვს სხვადასხვა თვისებები და ამავე დროს ობიექტები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან. მაგალითად, ობიექტებს, როგორიცაა ჩვენი მზის სისტემის პლანეტები, აქვთ სხვადასხვა თვისებები (მასა, გეომეტრიული ზომები და ა.შ.) და, უნივერსალური მიზიდულობის კანონის მიხედვით, ურთიერთქმედებენ მზესთან და ერთმანეთთან.

პლანეტები უფრო დიდი ობიექტის - მზის სისტემის ნაწილია, ხოლო მზის სისტემა ჩვენი ირმის ნახტომის გალაქტიკის ნაწილია. თავის მხრივ, პლანეტები შედგება სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების ატომებისგან, ხოლო ატომები შედგება ელემენტარული ნაწილაკებისგან. შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ თითქმის ყველა ობიექტი შედგება სხვა ობიექტებისგან, ანუ წარმოადგენს სისტემა.

სისტემის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი ჰოლისტიკური ფუნქციონირება. სისტემა არ არის ცალკეული ელემენტების ნაკრები, არამედ ურთიერთდაკავშირებული ელემენტების ერთობლიობა. მაგალითად, კომპიუტერი არის სისტემა, რომელიც შედგება სხვადასხვა მოწყობილობებისგან და მოწყობილობები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული როგორც აპარატურული (ფიზიკურად დაკავშირებული ერთმანეთთან) ასევე ფუნქციურად (ინფორმაციის გაცვლა ხდება მოწყობილობებს შორის).

სისტემაარის ურთიერთდაკავშირებული ობიექტების ერთობლიობა, რომელსაც სისტემის ელემენტები ეწოდება.

სისტემის მდგომარეობას ახასიათებს მისი სტრუქტურა, ანუ ელემენტების შემადგენლობა და თვისებები, მათი ურთიერთობა და კავშირები ერთმანეთთან. სისტემა ინარჩუნებს მთლიანობას სხვადასხვა გარეგანი გავლენისა და შინაგანი ცვლილებების გავლენის ქვეშ, სანამ ის უცვლელად ინარჩუნებს თავის სტრუქტურას. თუ სისტემის სტრუქტურა იცვლება (მაგალითად, ერთ-ერთი ელემენტი ამოღებულია), მაშინ სისტემამ შეიძლება შეწყვიტოს მთლიანობაში ფუნქციონირება. ასე რომ, თუ თქვენ ამოიღებთ ერთ-ერთ კომპიუტერულ მოწყობილობას (მაგალითად, პროცესორს), კომპიუტერი გაფუჭდება, ანუ ის შეწყვეტს არსებობას, როგორც სისტემა.

სტატიკური ინფორმაციის მოდელები.ნებისმიერი სისტემა არსებობს სივრცეში და დროში. დროის თითოეულ მომენტში სისტემა იმყოფება გარკვეულ მდგომარეობაში, რომელიც ხასიათდება ელემენტების შემადგენლობით, მათი თვისებების მნიშვნელობებით, ელემენტებს შორის ურთიერთქმედების სიდიდითა და ბუნებით და ა.შ.

ამრიგად, მზის სისტემის მდგომარეობა დროის ნებისმიერ მომენტში ხასიათდება მასში შემავალი ობიექტების შემადგენლობით (მზე, პლანეტები და ა.შ.), მათი თვისებები (ზომა, პოზიცია სივრცეში და ა.შ.), სიდიდე და ერთმანეთთან ურთიერთქმედების ბუნება (გრავიტაციული ძალები, ელექტრომაგნიტური ტალღების დახმარებით და ა.შ.).

მოდელებს, რომლებიც აღწერს სისტემის მდგომარეობას დროის გარკვეულ მომენტში, ეწოდება სტატიკური ინფორმაციის მოდელები.

ფიზიკაში სტატიკური ინფორმაციის მოდელების მაგალითები არის მოდელები, რომლებიც აღწერს მარტივ მექანიზმებს, ბიოლოგიაში - მცენარეებისა და ცხოველების სტრუქტურის მოდელებს, ქიმიაში - მოლეკულების და ბროლის გისოსების სტრუქტურის მოდელები და ა.შ.

დინამიური ინფორმაციის მოდელები.სისტემების მდგომარეობა იცვლება დროთა განმავლობაში, ანუ სისტემების ცვლილებისა და განვითარების პროცესები. ასე რომ, პლანეტები მოძრაობენ, იცვლება მათი პოზიცია მზესთან და ერთმანეთთან მიმართებაში; მზე, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა ვარსკვლავი, ვითარდება, იცვლება მისი ქიმიური შემადგენლობა, გამოსხივება და ა.შ.

მოდელები, რომლებიც აღწერს სისტემების ცვლილებისა და განვითარების პროცესებს, ე.წ დინამიური ინფორმაციის მოდელები.

ფიზიკაში დინამიური ინფორმაციის მოდელები აღწერს სხეულების მოძრაობას, ბიოლოგიაში - ორგანიზმების ან ცხოველთა პოპულაციების განვითარებას, ქიმიაში - ქიმიური რეაქციების პროცესებს და ა.შ.

განსახილველი კითხვები

1. ქმნიან თუ არა კომპიუტერის კომპონენტები სისტემას: შეკრებამდე? შეკრების შემდეგ? კომპიუტერის ჩართვის შემდეგ?

2. რა განსხვავებაა სტატიკურ და დინამიურ საინფორმაციო მოდელებს შორის? მიეცით სტატიკური და დინამიური ინფორმაციის მოდელების მაგალითები.

სისტემის მრავალი კონცეფცია არსებობს. განვიხილოთ ცნებები, რომლებიც ყველაზე სრულად ავლენს მის არსებით თვისებებს (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. სისტემის ცნება

”სისტემა არის ურთიერთქმედების კომპონენტების კომპლექსი.”

"სისტემა არის ურთიერთდაკავშირებული ოპერაციული ელემენტების ნაკრები."

”სისტემა არ არის მხოლოდ ერთეულების კოლექცია, არამედ ამ ერთეულებს შორის ურთიერთობების კრებული.”

და მიუხედავად იმისა, რომ სისტემის კონცეფცია განისაზღვრება სხვადასხვა გზით, ეს ჩვეულებრივ ნიშნავს, რომ სისტემა არის ერთმანეთთან დაკავშირებული ელემენტების გარკვეული ნაკრები, რომლებიც ქმნიან სტაბილურ ერთიანობას და მთლიანობას, რომელსაც აქვს განუყოფელი თვისებები და ნიმუშები.

ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ სისტემა, როგორც რაღაც მთლიანი, აბსტრაქტული ან რეალური, რომელიც შედგება ურთიერთდამოკიდებული ნაწილებისგან.

სისტემა შეიძლება იყოს ცოცხალი და უსულო ბუნების ნებისმიერი ობიექტი, საზოგადოება, პროცესი ან პროცესების ნაკრები, მეცნიერული თეორია და ა.შ., თუ ​​ისინი განსაზღვრავენ ელემენტებს, რომლებიც ქმნიან ერთიანობას (მთლიანობას) მათ შორის კავშირებითა და ურთიერთდამოკიდებულებით, რაც საბოლოოდ ქმნის თვისებების ერთობლიობას. დამახასიათებელია მხოლოდ მოცემული სისტემისთვის და განასხვავებს მას სხვა სისტემებისგან (განვითარების თვისება).

სისტემა(ბერძნულიდან SYSTEMA, რაც ნიშნავს "ნაწილებისგან შემდგარ მთლიანობას") არის ელემენტების, კავშირებისა და ურთიერთქმედების ერთობლიობა მათსა და გარე გარემოს შორის, რომელიც ქმნის გარკვეულ მთლიანობას, ერთიანობას და მიზანდასახულობას. თითქმის ყველა ობიექტი შეიძლება ჩაითვალოს სისტემად.

სისტემა- არის მატერიალური და არამატერიალური ობიექტების ერთობლიობა (ელემენტები, ქვესისტემები), რომლებიც გაერთიანებულია გარკვეული სახის კავშირებით (ინფორმაციული, მექანიკური და ა.შ.), შექმნილია კონკრეტული მიზნის მისაღწევად და მიაღწიოს მას საუკეთესო გზით. სისტემა განისაზღვრება, როგორც კატეგორია, ე.ი. მისი გამჟღავნება ხორციელდება სისტემისთვის დამახასიათებელი ძირითადი თვისებების იდენტიფიცირების გზით. სისტემის შესასწავლად აუცილებელია მისი გამარტივება ძირითადი თვისებების შენარჩუნებით, ე.ი. სისტემის მოდელის შექმნა.

სისტემა შეიძლება გამოვლინდეს როგორც განუყოფელი მატერიალური ობიექტი, წარმოადგენს ბუნებრივად განსაზღვრულ ფუნქციურად ურთიერთქმედების ელემენტების ერთობლიობას.

სისტემის დახასიათების მნიშვნელოვანი საშუალებაა მისი თვისებები. სისტემის ძირითადი თვისებები გამოიხატება მატერიის, ენერგიისა და ინფორმაციის ტრანსფორმაციის პროცესების მთლიანობით, ურთიერთქმედებითა და ურთიერთდამოკიდებულებით, მისი ფუნქციონალურობით, სტრუქტურით, კავშირებითა და გარე გარემოთი.

საკუთრება- ეს არის ობიექტის პარამეტრების ხარისხი, ე.ი. მეთოდის გარეგანი გამოვლინებები, რომლითაც მიიღება ცოდნა ობიექტის შესახებ. თვისებები შესაძლებელს ხდის სისტემის ობიექტების აღწერას. თუმცა, ისინი შეიძლება შეიცვალოს სისტემის ფუნქციონირების შედეგად. თვისებები არის პროცესის გარეგანი გამოვლინება, რომლის საშუალებითაც ხდება ცოდნის მიღება და მისი დაკვირვება. თვისებები უზრუნველყოფს სისტემის ობიექტების რაოდენობრივად აღწერის უნარს, მათი გამოხატვის გარკვეული განზომილების ერთეულებში. სისტემის ობიექტების თვისებები შეიძლება შეიცვალოს მისი მოქმედების შედეგად.

გამოირჩევა შემდეგი: სისტემის ძირითადი თვისებები :

· სისტემა არის ელემენტების ერთობლიობა . გარკვეულ პირობებში ელემენტები შეიძლება ჩაითვალოს სისტემებად.

· ელემენტებს შორის მნიშვნელოვანი კავშირების არსებობა. ქვეშ მნიშვნელოვანი კავშირებიგაგებულია, როგორც ისინი, რომლებიც ბუნებრივად და აუცილებლად განსაზღვრავენ სისტემის ინტეგრაციულ თვისებებს.

· კონკრეტული ორგანიზაციის არსებობა, რაც გამოიხატება სისტემის გაურკვევლობის ხარისხის დაქვეითებით სისტემური ფაქტორების ენტროპიასთან შედარებით, რომლებიც განსაზღვრავენ სისტემის შექმნის შესაძლებლობას. ეს ფაქტორები მოიცავს სისტემის ელემენტების რაოდენობას, მნიშვნელოვანი კავშირების რაოდენობას, რაც შეიძლება ჰქონდეს ელემენტს.

· ინტეგრაციული თვისებების ხელმისაწვდომობა , ე.ი. თანდაყოლილი სისტემის მთლიანობაში, მაგრამ არ არის თანდაყოლილი მის რომელიმე ელემენტში ცალკე. მათი არსებობა გვიჩვენებს, რომ სისტემის თვისებები, თუმცა ისინი დამოკიდებულნი არიან ელემენტების თვისებებზე, ისინი სრულად არ არის განსაზღვრული. სისტემა არ არის შემცირებული ელემენტების მარტივი ნაკრებით; სისტემის ცალკეულ ნაწილებად დაშლით შეუძლებელია სისტემის მთლიანობაში ყველა თვისების ცოდნა.

· გაჩენა – ცალკეული ელემენტების და მთლიანად სისტემის თვისებების შეუმცირებლობა.

· მთლიანობა - ეს არის სისტემური საკუთრება, რომელიც შედგება იმაში, რომ სისტემის რომელიმე კომპონენტის ცვლილება გავლენას ახდენს მის ყველა სხვა კომპონენტზე და იწვევს მთლიანად სისტემის ცვლილებას; პირიქით, სისტემის ნებისმიერი ცვლილება გავლენას ახდენს სისტემის ყველა კომპონენტზე.

· გაყოფა – შესაძლებელია სისტემის დაშლა ქვესისტემებად, რათა გამარტივდეს სისტემის ანალიზი.

· კომუნიკაციის უნარი. ნებისმიერი სისტემა მოქმედებს გარემოში, ის განიცდის გარემოს გავლენას და, თავის მხრივ, გავლენას ახდენს გარემოზე. გარემოსა და სისტემას შორის ურთიერთობაშეიძლება ჩაითვალოს სისტემის ფუნქციონირების ერთ-ერთ მთავარ მახასიათებლად, სისტემის გარეგნულ მახასიათებელად, რომელიც დიდწილად განსაზღვრავს მის თვისებებს.

· სისტემა არის თანდაყოლილი საკუთრება განსავითარებლად, ახალ პირობებთან ადაპტირება ახალი კავშირების, ელემენტების ადგილობრივ მიზნებთან და მათი მიღწევის საშუალებების შექმნით. განვითარება– განმარტავს რთულ თერმოდინამიკურ და ინფორმაციულ პროცესებს ბუნებასა და საზოგადოებაში.

· იერარქია. იერარქიის ქვემოთიგულისხმება თავდაპირველი სისტემის თანმიმდევრული დაშლა რიგ დონეებად, ფუძემდებლური დონის დაქვემდებარების ურთიერთობის დამყარებით უფრო მაღალ დონეებთან. სისტემის იერარქიაარის ის, რომ ის შეიძლება მივიჩნიოთ უმაღლესი რიგის სისტემის ელემენტად და მისი თითოეული ელემენტი, თავის მხრივ, არის სისტემა.

სისტემის მნიშვნელოვანი თვისებაა სისტემის ინერცია, სისტემის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასატანად საჭირო დროის განსაზღვრა მოცემული საკონტროლო პარამეტრებისთვის.

· მრავალფუნქციურობა – რთული სისტემის უნარი განახორციელოს ფუნქციების გარკვეული ნაკრები მოცემულ სტრუქტურაზე, რაც გამოიხატება მოქნილობის, ადაპტაციის და გადარჩენის თვისებებში.

· მოქნილობა - ეს არის სისტემის თვისება, რომ შეცვალოს მუშაობის მიზანი ქვესისტემების ოპერაციული პირობების ან მდგომარეობის მიხედვით.

· ადაპტაცია – სისტემის უნარი შეცვალოს თავისი სტრუქტურა და აირჩიოს ქცევის ვარიანტები სისტემის ახალი მიზნების შესაბამისად და გარემო ფაქტორების გავლენის ქვეშ. ადაპტაციური სისტემა არის სისტემა, რომელშიც მიმდინარეობს სწავლის ან თვითორგანიზაციის უწყვეტი პროცესი.

· საიმედოობა – ეს არის სისტემის თვისება, განახორციელოს განსაზღვრული ფუნქციები გარკვეული დროის განმავლობაში განსაზღვრული ხარისხის პარამეტრებით.

· Უსაფრთხოება – სისტემის უნარი არ გამოიწვიოს მიუღებელი ზემოქმედება ტექნიკურ ობიექტებზე, პერსონალზე და გარემოზე მისი მუშაობის დროს.

· დაუცველობა – გარე და (ან) შინაგანი ფაქტორების ზემოქმედებისას დაზიანების უნარი.

· სტრუქტურულობა - სისტემის ქცევა განისაზღვრება მისი ელემენტების ქცევით და მისი სტრუქტურის თვისებებით.

· დინამიზმი არის დროთა განმავლობაში ფუნქციონირების უნარი.

· უკუკავშირის ხელმისაწვდომობა.

ნებისმიერ სისტემას აქვს მიზანი და შეზღუდვები.სისტემის მიზანი შეიძლება აღწერილი იყოს სამიზნე ფუნქციით U1 = F (x, y, t, ...), სადაც U1 არის სისტემის ფუნქციონირების ხარისხის ერთ-ერთი ინდიკატორის უკიდურესი მნიშვნელობა.

სისტემის ქცევაშეიძლება აღწერილი იყოს კანონით Y = F(x), რომელიც ასახავს ცვლილებებს სისტემის შეყვანასა და გამომავალში. ეს განსაზღვრავს სისტემის მდგომარეობას.

სისტემის მდგომარეობაარის მყისიერი ფოტოსურათი, ან სისტემის სნეფშოტი, მისი განვითარების გაჩერება. იგი განისაზღვრება ან შეყვანის ურთიერთქმედების ან გამომავალი სიგნალების (შედეგების) მეშვეობით, ან სისტემის მაკროპარამეტრების, მაკრო თვისებების მეშვეობით. ეს არის მისი n ელემენტების მდგომარეობათა ერთობლიობა და მათ შორის კავშირები. კონკრეტული სისტემის სპეციფიკაცია მოდის მისი მდგომარეობების დაზუსტებამდე, დაწყებული მისი დაარსებიდან და დამთავრებული მისი სიკვდილით ან სხვა სისტემაზე გადასვლით. რეალური სისტემა არ შეიძლება იყოს არცერთ სახელმწიფოში. მის მდგომარეობას ექვემდებარება შეზღუდვები - ზოგიერთი შინაგანი და გარეგანი ფაქტორი (მაგალითად, ადამიანს არ შეუძლია 1000 წელი იცოცხლოს). რეალური სისტემის ფორმის შესაძლო მდგომარეობები სისტემის მდგომარეობების სივრცეში გარკვეული ქვედომენი Z SD (ქვესივრცე) - სისტემის დასაშვები მდგომარეობების ნაკრები.

წონასწორობა- სისტემის უნარი, გარე შემაშფოთებელი ზემოქმედების არარსებობის ან მუდმივი გავლენის ქვეშ, შეინარჩუნოს თავისი მდგომარეობა განუსაზღვრელი ხნის განმავლობაში.

მდგრადობაარის სისტემის უნარი დაბრუნდეს წონასწორობის მდგომარეობაში მას შემდეგ, რაც იგი ამ მდგომარეობიდან ამოღებულია გარე ან შინაგანი შემაშფოთებელი ზემოქმედების გავლენის ქვეშ. ეს უნარი თანდაყოლილია სისტემებში, როდესაც გადახრა არ აღემატება გარკვეულ დადგენილ ზღვარს.

3. სისტემის სტრუქტურის კონცეფცია.

სისტემის სტრუქტურა– სისტემური ელემენტების ნაკრები და მათ შორის კავშირები ნაკრების სახით. სისტემის სტრუქტურანიშნავს სტრუქტურას, წყობას, წესრიგს და ასახავს გარკვეულ ურთიერთობებს, სისტემის კომპონენტების ურთიერთპოზიციას, ე.ი. მისი სტრუქტურა და არ ითვალისწინებს მისი ელემენტების მრავალ თვისებას (მდგომარეობებს).

სისტემა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ელემენტების მარტივი ჩამონათვალით, მაგრამ ყველაზე ხშირად ობიექტის შესწავლისას ასეთი წარმოდგენა საკმარისი არ არის, რადგან აუცილებელია გაირკვეს რა არის ობიექტი და რა უზრუნველყოფს მისი მიზნების შესრულებას.

ბრინჯი. 2. სისტემის სტრუქტურა

სისტემის ელემენტის კონცეფცია.ა-პრიორიტეტი ელემენტი- ეს რთული მთლიანობის განუყოფელი ნაწილია. ჩვენს კონცეფციაში რთული მთლიანობა არის სისტემა, რომელიც წარმოადგენს ურთიერთდაკავშირებული ელემენტების ინტეგრალურ კომპლექსს.

ელემენტი- სისტემის ნაწილი, რომელიც დამოუკიდებელია მთელ სისტემასთან მიმართებაში და განუყოფელია ნაწილების გამოყოფის ამ მეთოდით. ელემენტის განუყოფლობა განიხილება, როგორც მისი შიდა სტრუქტურის გათვალისწინების მიზანშეუწონლობა მოცემული სისტემის მოდელის ფარგლებში.

თავად ელემენტს ახასიათებს მხოლოდ მისი გარეგანი გამოვლინებები სხვა ელემენტებთან და გარე გარემოსთან კავშირებისა და ურთიერთობის სახით.

კომუნიკაციის კონცეფცია. კავშირი- ერთი ელემენტის თვისებების დამოკიდებულების ნაკრები სისტემის სხვა ელემენტების თვისებებზე. ორ ელემენტს შორის კავშირის დამყარება ნიშნავს მათ თვისებებში დამოკიდებულების არსებობის იდენტიფიცირებას. ელემენტების თვისებების დამოკიდებულება შეიძლება იყოს ცალმხრივი ან ორმხრივი.

ურთიერთობები– ერთი ელემენტის თვისებების ორმხრივი დამოკიდებულების ნაკრები სისტემის სხვა ელემენტების თვისებებზე.

ურთიერთქმედება- ელემენტების თვისებებს შორის ურთიერთდამოკიდებულებისა და მიმართებების ერთობლიობა, როდესაც ისინი იძენენ ერთმანეთთან ურთიერთქმედების ხასიათს.

გარე გარემოს კონცეფცია.სისტემა არსებობს სხვა მატერიალურ ან არამატერიალურ ობიექტებს შორის, რომლებიც არ შედის სისტემაში და გაერთიანებულია "გარე გარემოს" კონცეფციით - გარე გარემოს ობიექტები. შეყვანა ახასიათებს გარე გარემოს ზემოქმედებას სისტემაზე, გამომავალი ახასიათებს სისტემის ზემოქმედებას გარე გარემოზე.

არსებითად, სისტემის გამოყოფა ან იდენტიფიცირება არის მატერიალური სამყაროს გარკვეული არეალის ორ ნაწილად დაყოფა, რომელთაგან ერთი განიხილება, როგორც სისტემა - ანალიზის (სინთეზის) ობიექტი, ხოლო მეორე - როგორც გარე გარემო. .

გარე გარემო- სივრცეში და დროში არსებული ობიექტების (სისტემების) ერთობლიობა, რომლებიც ვარაუდობენ, რომ გავლენას ახდენენ სისტემაზე.

გარე გარემოარის ბუნებრივი და ხელოვნური სისტემების ერთობლიობა, რომლისთვისაც ეს სისტემა არ წარმოადგენს ფუნქციურ ქვესისტემას.

სტრუქტურების ტიპები

მოდით განვიხილოთ რიგი ტიპიური სისტემის სტრუქტურები, რომლებიც გამოიყენება ორგანიზაციული, ეკონომიკური, საწარმოო და ტექნიკური ობიექტების აღსაწერად.

ჩვეულებრივ, "სტრუქტურის" კონცეფცია დაკავშირებულია ელემენტების გრაფიკულ ჩვენებასთან და მათ კავშირებთან. თუმცა, სტრუქტურა ასევე შეიძლება წარმოდგენილი იყოს მატრიცული სახით, სიმრავლე-თეორიული აღწერის სახით, ტოპოლოგიის, ალგებრის და სხვა სისტემების მოდელირების ინსტრუმენტების გამოყენებით.

ხაზოვანი (თანმიმდევრული)სტრუქტურა (ნახ. 8) ხასიათდება იმით, რომ თითოეული წვერო დაკავშირებულია ორ მეზობელთან, როდესაც მინიმუმ ერთი ელემენტი (შეერთება) იშლება, სტრუქტურა ნადგურდება. ასეთი სტრუქტურის მაგალითია კონვეიერი.

ბეჭედისტრუქტურა (ნახ. 9) დახურულია ნებისმიერ ორ ელემენტს აქვს შეერთების ორი მიმართულება. ეს ზრდის კომუნიკაციის სიჩქარეს და სტრუქტურას უფრო გამძლეს ხდის.

ფიჭურისტრუქტურა (ნახ. 10) ხასიათდება სარეზერვო კავშირების არსებობით, რაც ზრდის სტრუქტურის ფუნქციონირების საიმედოობას (გადარჩენას), მაგრამ იწვევს მისი ღირებულების ზრდას.

გამრავლება დაკავშირებულისტრუქტურას (ნახ. 11) აქვს სრული გრაფიკის სტრუქტურა. ოპერაციული საიმედოობა მაქსიმალურია, ოპერატიული ეფექტურობა მაღალია უმოკლესი ბილიკების არსებობის გამო, ღირებულება მაქსიმალურია.

ვარსკვლავურისტრუქტურას (ნახ. 12) აქვს ცენტრალური კვანძი, რომელიც მოქმედებს როგორც ცენტრის ყველა სხვა ელემენტი.

გრაფოვაიასტრუქტურა (ნახ. 13) ჩვეულებრივ გამოიყენება წარმოებისა და ტექნოლოგიური სისტემების აღწერისას.

ქსელისტრუქტურა (წმინდა)- გრაფიკის სტრუქტურის ტიპი, რომელიც წარმოადგენს სისტემის დროში დაშლას.

მაგალითად, ქსელის სტრუქტურას შეუძლია ასახოს ტექნიკური სისტემის მუშაობის წესი (სატელეფონო ქსელი, ელექტრო ქსელი და ა.შ.), ადამიანის საქმიანობის ეტაპები (წარმოებაში - ქსელის დიაგრამა, დიზაინში - ქსელის მოდელი, დაგეგმვაში - ქსელის მოდელი, ქსელის გეგმა და ა.შ. .დ.).

იერარქიულისტრუქტურა ყველაზე ფართოდ გამოიყენება საკონტროლო სისტემების დიზაინში, რაც უფრო მაღალია იერარქიის დონე, მით ნაკლებია მისი ელემენტები. ყველა ელემენტს, გარდა ზედა და ქვედა დონისა, აქვს როგორც ბრძანების, ასევე დაქვემდებარებული კონტროლის ფუნქციები.

იერარქიული სტრუქტურები წარმოადგენს სისტემის დაშლას სივრცეში. ყველა წვერო (კვანძი) და კავშირი (რკალი, კიდეები) არსებობს ამ სტრუქტურებში ერთდროულად (დროში არ არის გამოყოფილი).

იერარქიულ სტრუქტურებს, რომლებშიც ქვედა დონის თითოეული ელემენტი ექვემდებარება უფრო მაღალი დონის ერთ კვანძს (ერთი წვერო) (და ეს მართალია იერარქიის ყველა დონისთვის), ე.წ. ხის მსგავსისტრუქტურები (სტრუქტურები "ხე" ტიპი;სტრუქტურები, რომლებზეც ხორციელდება ხის რიგის ურთიერთობები, იერარქიული სტრუქტურები ძლიერი კავშირები) (სურათი 14, ა).

სტრუქტურებს, რომლებშიც ქვედა დონის ელემენტი შეიძლება დაექვემდებაროს უფრო მაღალი დონის ორ ან მეტ კვანძს (ვერტიკას), ეწოდება იერარქიული სტრუქტურები. სუსტი კავშირები (სურათი 14, ბ).

რთული ტექნიკური პროდუქტებისა და კომპლექსების დიზაინები, კლასიფიკატორებისა და ლექსიკონების სტრუქტურები, მიზნებისა და ფუნქციების სტრუქტურები, საწარმოების წარმოების სტრუქტურები და ორგანიზაციული სტრუქტურები წარმოდგენილია იერარქიული სტრუქტურების სახით.

ზოგადად, ტერმინიიერარქიაუფრო ფართოდ, ეს ნიშნავს დაქვემდებარებას, ქვედა თანამდებობისა და წოდების პირთა დაქვემდებარებას უფრო მაღალზე, წარმოიშვა როგორც რელიგიაში „კარიერის კიბის“ სახელი, ფართოდ გამოიყენება მთავრობის აპარატში, არმიაში ურთიერთობების დასახასიათებლად, და ა.შ., შემდეგ იერარქიის ცნება გავრცელდა საგნების ნებისმიერ კოორდინირებულ წესრიგზე დაქვემდებარების მიხედვით.

ამრიგად, იერარქიულ სტრუქტურებში მნიშვნელოვანია მხოლოდ დაქვემდებარების დონეების ხაზგასმა და დონეებსა და კომპონენტებს შორის შეიძლება არსებობდეს რაიმე კავშირი დონის შიგნით. ამის შესაბამისად, არის სტრუქტურები, რომლებიც იყენებენ იერარქიულ პრინციპს, მაგრამ აქვთ სპეციფიკური მახასიათებლები და მიზანშეწონილია მათი ცალკე გამოყოფა.