แนวทางที่เป็นระบบในการสร้างแบบจำลอง แนวคิดของสถานะระบบ แนวคิดพื้นฐานและคำจำกัดความ
ความสำคัญทางชีวการแพทย์ของหัวข้อนี้
อุณหพลศาสตร์เป็นสาขาหนึ่งของเคมีฟิสิกส์ที่ศึกษาระบบมหภาคใดๆ ที่การเปลี่ยนแปลงสถานะเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนพลังงานในรูปของความร้อนและงาน
อุณหพลศาสตร์เคมีเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีของพลังงานชีวภาพ - ศาสตร์แห่งการเปลี่ยนแปลงพลังงานในสิ่งมีชีวิตและคุณสมบัติเฉพาะของการเปลี่ยนแปลงพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่งในกระบวนการของชีวิต ในสิ่งมีชีวิตมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างกระบวนการเมแทบอลิซึมและพลังงาน เมแทบอลิซึมเป็นแหล่งพลังงานสำหรับกระบวนการชีวิตทั้งหมด การใช้งานฟังก์ชั่นทางสรีรวิทยาใด ๆ (การเคลื่อนไหวการรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่การหลั่งน้ำย่อยการสังเคราะห์ในร่างกายของสารที่ซับซ้อนต่าง ๆ จากสารที่ง่ายกว่า ฯลฯ ) ต้องใช้พลังงาน แหล่งที่มาของพลังงานทุกประเภทในร่างกายคือสารอาหาร (โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต) พลังงานเคมีที่อาจเกิดขึ้นซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่นในระหว่างกระบวนการเผาผลาญ วิธีหลักในการปล่อยพลังงานเคมีที่จำเป็นในการรักษากิจกรรมที่สำคัญของร่างกายและทำหน้าที่ทางสรีรวิทยาคือกระบวนการออกซิเดชั่น
อุณหพลศาสตร์เคมีทำให้สามารถสร้างความเชื่อมโยงระหว่างต้นทุนพลังงานเมื่อบุคคลทำงานบางอย่างกับปริมาณแคลอรี่ของสารอาหาร และทำให้สามารถเข้าใจแก่นแท้ของกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่เกิดขึ้นเนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการออกซิเดชันของสารอาหาร
ความรู้เกี่ยวกับปริมาณทางอุณหพลศาสตร์มาตรฐานสำหรับสารประกอบจำนวนค่อนข้างน้อย ทำให้สามารถคำนวณคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์สำหรับคุณลักษณะพลังงานของกระบวนการทางชีวเคมีต่างๆ ได้
การใช้วิธีทางอุณหพลศาสตร์ทำให้สามารถหาปริมาณพลังงานของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีน กรดนิวคลีอิก ไขมัน และเยื่อหุ้มชีวภาพได้
ในทางปฏิบัติของแพทย์วิธีทางอุณหพลศาสตร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อกำหนดความรุนแรงของการเผาผลาญพื้นฐานในสภาพทางสรีรวิทยาและพยาธิวิทยาต่างๆของร่างกายรวมถึงการกำหนดปริมาณแคลอรี่ของผลิตภัณฑ์อาหาร
ปัญหาอุณหพลศาสตร์เคมี
1. การกำหนดผลกระทบด้านพลังงานของกระบวนการทางเคมีและเคมีกายภาพ
2. การสร้างเกณฑ์สำหรับการเกิดกระบวนการทางเคมีและเคมีกายภาพที่เกิดขึ้นเอง
3. การสร้างเกณฑ์สำหรับสถานะสมดุลของระบบอุณหพลศาสตร์
แนวคิดพื้นฐานและคำจำกัดความ
ระบบอุณหพลศาสตร์
วัตถุหรือกลุ่มของวัตถุที่แยกออกจากสิ่งแวดล้อมโดยส่วนต่อประสานจริงหรือจินตภาพเรียกว่าระบบเทอร์โมไดนามิกส์
ขึ้นอยู่กับความสามารถของระบบในการแลกเปลี่ยนพลังงานและสสารกับสิ่งแวดล้อม ระบบแยก ระบบปิด และเปิดมีความโดดเด่น
โดดเดี่ยวระบบคือระบบที่ไม่แลกเปลี่ยนสสารหรือพลังงานกับสิ่งแวดล้อม
เรียกว่าระบบที่แลกเปลี่ยนพลังงานกับสิ่งแวดล้อมและไม่แลกเปลี่ยนสสาร ปิด.
ระบบเปิดคือระบบที่แลกเปลี่ยนทั้งสสารและพลังงานกับสิ่งแวดล้อม
สถานะของระบบ สถานะมาตรฐาน
สถานะของระบบถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีทั้งหมด แต่ละสถานะของระบบจะมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าบางอย่างของคุณสมบัติเหล่านี้ หากคุณสมบัติเหล่านี้เปลี่ยนแปลง สถานะของระบบก็จะเปลี่ยนไปด้วย แต่ถ้าคุณสมบัติของระบบไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป แสดงว่าระบบอยู่ในสภาวะสมดุล
เพื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติของระบบอุณหพลศาสตร์จำเป็นต้องระบุสถานะอย่างแม่นยำ เพื่อจุดประสงค์นี้ ได้มีการนำเสนอแนวคิด - สถานะมาตรฐาน ซึ่งของเหลวหรือของแข็งแต่ละชนิดจะถูกพิจารณาว่าเป็นสถานะทางกายภาพซึ่งมีอยู่ที่ความดัน 1 atm (101315 Pa) และอุณหภูมิที่กำหนด
สำหรับก๊าซและไอ สถานะมาตรฐานจะสอดคล้องกับสถานะสมมุติซึ่งก๊าซที่ความดัน 1 ATM เป็นไปตามกฎของก๊าซในอุดมคติที่อุณหภูมิที่กำหนด
ค่าที่เกี่ยวข้องกับสถานะมาตรฐานจะเขียนด้วยตัวห้อย "o" และตัวห้อยระบุอุณหภูมิส่วนใหญ่มักจะ 298K
สมการของรัฐ
สมการที่สร้างความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันระหว่างค่าของคุณสมบัติที่กำหนดสถานะของระบบเรียกว่าสมการสถานะ
หากทราบสมการสถานะของระบบแล้วเพื่ออธิบายสถานะของระบบไม่จำเป็นต้องรู้ค่าตัวเลขของคุณสมบัติทั้งหมดของระบบ ตัวอย่างเช่น สมการคลาเปรอง-เมนเดเลเยฟคือสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ:
โดยที่ P คือความดัน V คือปริมาตร n คือจำนวนโมลของก๊าซในอุดมคติ T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ และ R คือค่าคงที่ของก๊าซสากล
จากสมการที่ว่าในการกำหนดสถานะของก๊าซในอุดมคติก็เพียงพอที่จะทราบค่าตัวเลขของปริมาณสามในสี่ของ P, V, n, T
ฟังก์ชั่นสถานะ
คุณสมบัติที่มีค่าระหว่างการเปลี่ยนระบบจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและสุดท้ายของระบบเท่านั้นและไม่ขึ้นอยู่กับเส้นทางการเปลี่ยนแปลงเรียกว่าฟังก์ชันสถานะ ซึ่งรวมถึงความดัน ปริมาตร อุณหภูมิของระบบ เป็นต้น
กระบวนการ
การเปลี่ยนแปลงของระบบจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งเรียกว่ากระบวนการ กระบวนการประเภทต่อไปนี้จะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการเกิดขึ้น
แบบวงกลมหรือแบบวงกลม– กระบวนการซึ่งเป็นผลมาจากการที่ระบบกลับสู่สถานะเดิม เมื่อเสร็จสิ้นกระบวนการแบบวงกลม การเปลี่ยนแปลงในฟังก์ชันใดๆ ของสถานะของระบบจะเท่ากับศูนย์
อุณหภูมิคงที่– กระบวนการที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่
ไอโซบาริก– กระบวนการที่เกิดขึ้นที่ความดันคงที่
ไอโซคอริก– กระบวนการที่ปริมาตรของระบบคงที่
อะเดียแบติก– กระบวนการที่เกิดขึ้นโดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม
สมดุล– กระบวนการที่ถือเป็นสภาวะสมดุลของระบบอย่างต่อเนื่อง
ไม่มีความสมดุล– กระบวนการที่ระบบผ่านสภาวะที่ไม่สมดุล
กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์แบบพลิกกลับได้– กระบวนการหลังจากที่ระบบและระบบโต้ตอบกับมัน (สภาพแวดล้อม) สามารถกลับสู่สถานะเริ่มต้นได้
กระบวนการทางอุณหพลศาสตร์กลับไม่ได้– กระบวนการหลังจากที่ระบบและระบบโต้ตอบกับมัน (สภาพแวดล้อม) ไม่สามารถกลับสู่สถานะเริ่มต้นได้
แนวคิดหลังนี้จะกล่าวถึงโดยละเอียดในหัวข้อ “อุณหพลศาสตร์ของสมดุลเคมี”
ทฤษฎีระบบและการวิเคราะห์ระบบ หัวข้อที่ 6 สถานะและการทำงานของระบบ Karasev E. M. , 2014
โครงร่างการบรรยาย 1. 2. 3. 4. 5. สถานะของระบบ คุณสมบัติคงที่และไดนามิกของระบบไดนามิก พื้นที่สถานะ ความเสถียรของระบบไดนามิก ข้อสรุป Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ ระบบถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ได้ค่า (สถานะ) ที่ต้องการของเอาต์พุตเป้าหมาย สถานะของเอาต์พุตของระบบขึ้นอยู่กับ: o ค่า (สถานะ) ของตัวแปรอินพุต; o สถานะเริ่มต้นของระบบ o ฟังก์ชั่นของระบบ งานหลักประการหนึ่งของการวิเคราะห์ระบบคือการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลระหว่างเอาท์พุตของระบบกับอินพุตและสถานะของระบบ Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ การประเมินสถานะ สถานะของระบบ ณ จุดเวลาหนึ่งคือชุดของคุณสมบัติที่สำคัญของระบบ ณ จุดเวลานั้น เมื่ออธิบายสถานะของระบบ คุณต้องพูดถึง: o สถานะของอินพุต; o สถานะภายใน o สถานะของเอาท์พุตของระบบ Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ การประเมินสถานะ สถานะของอินพุตระบบแสดงด้วยเวกเตอร์ของค่าพารามิเตอร์อินพุต: X=(x 1, x 2, ..., xn) และจริงๆ แล้วเป็นการสะท้อนสถานะของสภาพแวดล้อม สถานะภายในของระบบแสดงด้วยเวกเตอร์ของค่าของพารามิเตอร์ภายใน (พารามิเตอร์สถานะ): Z = (z 1, z 2, ..., zv) และขึ้นอยู่กับสถานะของอินพุต X และ สถานะเริ่มต้นของระบบ Z 0: Z = F (Z 0, X) Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ การประเมินสถานะ สถานะภายในนั้นไม่สามารถสังเกตได้จริง แต่สามารถประมาณได้จากสถานะของเอาต์พุต (ค่าของตัวแปรเอาต์พุต) ของระบบ Y = (y 1, y 2, ..., ym) เนื่องจาก การพึ่งพา Y = F 2(Z) ในกรณีนี้ เราควรพูดถึงตัวแปรเอาท์พุตในแง่กว้าง: ไม่เพียงแต่ตัวแปรเอาท์พุตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงลักษณะของการเปลี่ยนแปลงที่สามารถทำหน้าที่เป็นพิกัดที่สะท้อนสถานะของระบบ: ความเร็ว ความเร่ง ฯลฯ Karasev E. M., 2014
1. สถานะของระบบ การประเมินสถานะ ดังนั้นสถานะภายในของระบบ S ณ เวลา t สามารถกำหนดลักษณะด้วยชุดของค่าของพิกัดเอาต์พุตและอนุพันธ์ของมันในเวลานี้: St=(Yt, Y’t, …) อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าตัวแปรเอาท์พุตไม่ได้สะท้อนสถานะของระบบอย่างสมบูรณ์ ไม่ชัดเจน และไม่เหมาะสม Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ กระบวนการ หากระบบมีความสามารถในการเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง (เช่น S 1 -> S 2 -> S 3> ... ) แสดงว่ามีระบบพฤติกรรมและมีกระบวนการเกิดขึ้นในนั้น กระบวนการคือการเปลี่ยนแปลงสถานะตามลำดับ ในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงสถานะอย่างต่อเนื่อง เรามี: P=S(t) และในกรณีที่แยกกัน: P=(St 1, St 2, …, ) Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ กระบวนการ ที่เกี่ยวข้องกับระบบ สามารถพิจารณากระบวนการได้สองประเภท: o กระบวนการภายนอก - การเปลี่ยนแปลงตามลำดับของอิทธิพลต่อระบบ เช่น การเปลี่ยนแปลงลำดับของสถานะสิ่งแวดล้อม; กระบวนการภายในคือการเปลี่ยนแปลงตามลำดับในสถานะของระบบ ซึ่งสังเกตได้ว่าเป็นกระบวนการที่เอาต์พุตของระบบ Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ ระบบคงที่และไดนามิก ระบบคงที่คือระบบที่สถานะไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงระยะเวลาหนึ่งของการดำรงอยู่ ระบบไดนามิกคือระบบที่เปลี่ยนแปลงสถานะเมื่อเวลาผ่านไป คำจำกัดความที่ชัดเจน: ระบบที่การเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งไม่ได้เกิดขึ้นทันที แต่เป็นผลมาจากกระบวนการบางอย่างเรียกว่าไดนามิก Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ ฟังก์ชั่นของระบบ คุณสมบัติของระบบไม่เพียงแสดงโดยค่าของตัวแปรเอาต์พุตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงฟังก์ชันด้วย ดังนั้นการกำหนดฟังก์ชันของระบบจึงเป็นหนึ่งในงานหลักของการวิเคราะห์และการออกแบบ แนวคิดของฟังก์ชันมีคำจำกัดความที่แตกต่างกัน ตั้งแต่ปรัชญาทั่วไปไปจนถึงคณิตศาสตร์ Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ ฟังก์ชั่นระบบ แนวคิดปรัชญาทั่วไป ฟังก์ชั่นคือการสำแดงคุณสมบัติของวัตถุภายนอก ระบบอาจเป็นแบบเดี่ยวหรือแบบมัลติฟังก์ชั่นก็ได้ ขึ้นอยู่กับระดับของผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมภายนอกและลักษณะของปฏิสัมพันธ์กับระบบอื่น ๆ ฟังก์ชั่นสามารถกระจายไปยังอันดับที่เพิ่มขึ้น: 1. การดำรงอยู่แบบพาสซีฟ, วัสดุสำหรับระบบอื่น; 2. การดูแลรักษาระบบคำสั่งที่สูงขึ้น 3. การต่อต้านระบบอื่นสิ่งแวดล้อม; 4. การดูดซับ (การขยายตัว) ของระบบและสภาพแวดล้อมอื่น ๆ 5. การเปลี่ยนแปลงของระบบและสภาพแวดล้อมอื่นๆ Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ ฟังก์ชันระบบ แนวคิดทางคณิตศาสตร์ องค์ประกอบของเซต Ey ที่มีลักษณะไม่แน่นอน เรียกว่าฟังก์ชันขององค์ประกอบ x ที่กำหนดบนเซต Ex ที่มีลักษณะไม่แน่นอน ถ้าแต่ละองค์ประกอบ x จากเซต Ex สอดคล้องกับองค์ประกอบเดียว y จาก Ey Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ ฟังก์ชั่นระบบ แนวคิดไซเบอร์เนติกส์ ฟังก์ชั่นระบบคือวิธีการ (กฎ, อัลกอริธึม) สำหรับการแปลงข้อมูลอินพุตให้เป็นเอาต์พุต ฟังก์ชั่นของระบบไดนามิกสามารถแสดงได้ด้วยแบบจำลองเชิงตรรกะ-คณิตศาสตร์ที่เชื่อมต่อพิกัดอินพุต (X) และเอาต์พุต (Y) ของระบบ ซึ่งเป็นแบบจำลอง "อินพุต-เอาต์พุต": Y=F(X) โดยที่ F คือ ตัวดำเนินการเรียกว่าอัลกอริทึมปฏิบัติการ Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ ฟังก์ชั่นระบบ ในไซเบอร์เนติกส์แนวคิดของ "กล่องดำ" ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย - แบบจำลองไซเบอร์เนติกส์ที่ไม่พิจารณาโครงสร้างภายในของวัตถุ (หรือไม่มีใครรู้เรื่องนี้เลย) ในกรณีนี้ คุณสมบัติของวัตถุจะถูกตัดสินตามการวิเคราะห์อินพุตและเอาต์พุตเท่านั้น บางครั้งแนวคิดของ "กล่องสีเทา" จะใช้เมื่อบางสิ่งยังคงทราบเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของวัตถุ งานวิเคราะห์ระบบคือการ "ทำให้กล่องสว่างขึ้น" อย่างแม่นยำ - เปลี่ยนสีดำเป็นสีเทาและสีเทาเป็นสีขาว Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ การทำงานของระบบ การทำงานถือเป็นกระบวนการของระบบที่ตระหนักถึงการทำงานของระบบ จากมุมมองไซเบอร์เนติกส์: การทำงานของระบบคือกระบวนการประมวลผลข้อมูลอินพุตเป็นเอาต์พุต ในทางคณิตศาสตร์ การทำงานของระบบสามารถเขียนได้ดังนี้: Y(t) = F(X(t)) เช่น การทำงานของระบบอธิบายว่าสถานะของระบบเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อสถานะของอินพุตเปลี่ยนแปลงไป Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ สถานะของฟังก์ชันระบบ ฟังก์ชันของระบบคือคุณสมบัติของระบบ ดังนั้น เราสามารถพูดถึงสถานะของระบบ ณ เวลาที่กำหนด เพื่อระบุฟังก์ชันของระบบซึ่งใช้ได้ ณ เวลานั้น ดังนั้น สถานะของระบบสามารถพิจารณาได้เป็นสองด้าน: o สถานะของพารามิเตอร์ และ o สถานะของฟังก์ชัน ซึ่งจะขึ้นอยู่กับสถานะของโครงสร้างและพารามิเตอร์: St=(At, Ft) =( ที่ (Stt, At)) Karasev E.M. , 2014
1. สถานะของระบบ สถานะของฟังก์ชันระบบ ระบบจะถูกเรียกว่าหยุดนิ่งหากฟังก์ชันของระบบไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงระยะเวลาหนึ่งของการดำรงอยู่ สำหรับระบบที่อยู่นิ่ง การตอบสนองต่อแรงกระแทกเดียวกันนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของการกระแทกนี้ ระบบจะถือว่าไม่อยู่กับที่หากหน้าที่ของมันเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ความไม่คงที่ของระบบแสดงออกมาได้จากปฏิกิริยาที่แตกต่างกันของมันต่อการรบกวนแบบเดียวกันที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ต่างกัน สาเหตุของลักษณะที่ไม่คงที่ของระบบนั้นอยู่ภายในและประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของระบบ: โครงสร้าง (St) และ/หรือพารามิเตอร์ (A) Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ สถานะของฟังก์ชันระบบ ความคงที่ของระบบในแง่แคบ: ระบบจะถูกเรียกว่านิ่งถ้าพารามิเตอร์ภายในทั้งหมดไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป ระบบที่ไม่อยู่กับที่คือระบบที่มีพารามิเตอร์ภายในที่แปรผันได้ Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ โหมดของระบบไดนามิก โหมดสมดุล (สถานะสมดุล สถานะสมดุล) คือสถานะของระบบไดนามิกซึ่งสามารถคงอยู่ได้นานเท่าที่ต้องการ โดยไม่มีอิทธิพลรบกวนจากภายนอกหรืออยู่ภายใต้อิทธิพลคงที่ หมายเหตุ: สำหรับระบบเศรษฐกิจและองค์กร แนวคิดเรื่อง "ดุลยภาพ" ค่อนข้างจะมีผลบังคับใช้ตามเงื่อนไข Karasev E. M. , 2014
1. สถานะของระบบ โหมดของระบบไดนามิก ระบอบการเปลี่ยนแปลง (กระบวนการ) เข้าใจว่าเป็นกระบวนการเคลื่อนที่ของระบบไดนามิกจากสถานะเริ่มต้นบางอย่างไปสู่โหมดคงที่ใด ๆ - สมดุลหรือเป็นระยะ ระบอบการปกครองเป็นระยะคือระบอบการปกครองที่ระบบไปถึงสภาวะเดียวกันในช่วงเวลาสม่ำเสมอ Karasev E. M. , 2014
2. คุณสมบัติคงที่และไดนามิกของระบบไดนามิก ขึ้นอยู่กับการพึ่งพาของวัตถุการสร้างแบบจำลองตรงเวลาลักษณะคงที่และไดนามิกของระบบจะแตกต่างกันซึ่งสะท้อนให้เห็นในแบบจำลองที่เกี่ยวข้อง แบบจำลองคงที่ (แบบจำลองคงที่) สะท้อนถึงการทำงานของระบบ - สถานะเฉพาะของระบบจริงหรือที่ออกแบบหรือความสัมพันธ์ของพารามิเตอร์ที่ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป Karasev E. M. , 2014
2. คุณสมบัติคงที่และไดนามิกของระบบไดนามิก โมเดลไดนามิก (โมเดลไดนามิก) สะท้อนถึงการทำงานของระบบ - กระบวนการเปลี่ยนสถานะของระบบจริงหรือที่ออกแบบ โดยแสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่างรัฐ ลำดับของการเปลี่ยนแปลงในรัฐ และการพัฒนาของเหตุการณ์เมื่อเวลาผ่านไป ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแบบจำลองคงที่และไดนามิกคือการพิจารณาเวลา: ในสถิติศาสตร์ดูเหมือนว่าจะไม่มีอยู่จริง แต่ในไดนามิกมันเป็นองค์ประกอบหลัก Karasev E. M. , 2014
2. 1 คุณลักษณะคงที่ของระบบ ในความหมายแคบ คุณลักษณะคงที่ของระบบอาจรวมถึงโครงสร้างของระบบด้วย อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่พวกเขาสนใจในคุณสมบัติของระบบในการแปลงอินพุตเป็นเอาต์พุตในสถานะคงที่ เมื่อไม่มีการเปลี่ยนแปลงในตัวแปรทั้งอินพุตและเอาต์พุต คุณสมบัติดังกล่าวถูกกำหนดให้เป็นลักษณะคงที่ คุณลักษณะคงที่คือความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณอินพุตและเอาต์พุตในสภาวะคงที่ คุณลักษณะคงที่สามารถแสดงได้ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์หรือกราฟิก Karasev E. M. , 2014
2. 2 คุณลักษณะไดนามิกของระบบ คุณลักษณะไดนามิกคือการตอบสนองของระบบต่อการรบกวน (ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในตัวแปรเอาต์พุตของตัวแปรอินพุตและเวลา) ลักษณะไดนามิกสามารถแสดงได้โดย: o แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในรูปแบบของสมการเชิงอนุพันธ์ (หรือระบบสมการ) ในรูปแบบ: Karasev E. M., 2014
2. ลักษณะไดนามิกของระบบโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในรูปแบบของการแก้สมการเชิงอนุพันธ์: แบบจำลองกราฟิกประกอบด้วยสองกราฟ: กราฟของการเปลี่ยนแปลงของการรบกวนในช่วงเวลาหนึ่งและกราฟของปฏิกิริยาของวัตถุต่อการรบกวนนี้ - แบบกราฟิก การพึ่งพาการเปลี่ยนแปลงของเอาต์พุตเมื่อเวลาผ่านไป Karasev E. M. , 2014
2. 3 ลิงก์ไดนามิกเบื้องต้น เพื่ออำนวยความสะดวกในการศึกษาระบบไดนามิกที่ซับซ้อน มันถูกแบ่งออกเป็นองค์ประกอบเดี่ยว ๆ และรวบรวมสมการเชิงอนุพันธ์สำหรับแต่ละองค์ประกอบ ในการแสดงคุณสมบัติไดนามิกขององค์ประกอบระบบ โดยไม่คำนึงถึงลักษณะทางกายภาพ จะใช้แนวคิดของลิงก์แบบไดนามิก ลิงก์แบบไดนามิกเป็นส่วนหนึ่งของระบบหรือองค์ประกอบที่อธิบายโดยสมการเชิงอนุพันธ์บางสมการ ลิงก์แบบไดนามิกสามารถแสดงด้วยองค์ประกอบ ชุดขององค์ประกอบ หรือระบบอัตโนมัติโดยรวม Karasev E. M. , 2014
2. 3 ลิงก์ไดนามิกเบื้องต้น ระบบไดนามิกใด ๆ สามารถแบ่งย่อยตามเงื่อนไขเป็นอะตอมไดนามิก - ลิงก์ไดนามิกระดับประถมศึกษา พูดง่ายๆ ก็คือ ลิงก์ไดนามิกระดับประถมศึกษาถือได้ว่าเป็นลิงก์ที่มีอินพุตและเอาต์พุตเดียว ลิงก์ระดับประถมศึกษาจะต้องเป็นลิงก์ที่มีทิศทาง: ลิงก์จะส่งอิทธิพลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น - จากอินพุตไปยังเอาต์พุต ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงสถานะของลิงก์จะไม่ส่งผลกระทบต่อสถานะของลิงก์ก่อนหน้าที่ทำงานที่อินพุต ดังนั้น เมื่อแบ่งระบบออกเป็นลิงก์ของการดำเนินการโดยตรง สามารถรวบรวมคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของแต่ละลิงก์ได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงการเชื่อมต่อกับลิงก์อื่น Karasev E. M. , 2014
2. 3 ลิงก์ไดนามิกเบื้องต้น ลิงก์ทั้งหมดมีความแตกต่างกันตามประเภทของสมการที่กำหนดลักษณะของกระบวนการชั่วคราวที่เกิดขึ้นในลิงก์เหล่านั้นภายใต้เงื่อนไขเริ่มต้นเดียวกันและการรบกวนประเภทเดียวกัน เพื่อประเมินพฤติกรรมของลิงค์เบื้องต้น สัญญาณทดสอบของรูปร่างบางอย่างมักจะถูกส่งไปยังอินพุต สัญญาณรบกวนประเภทต่อไปนี้มักถูกใช้บ่อยที่สุด: o o เอฟเฟกต์ขั้น; ผลกระทบจากแรงกระตุ้น สัญญาณเป็นระยะ Karasev E. M. , 2014
2. 3 ลิงก์ไดนามิกเบื้องต้น ผลกระทบแบบขั้นบันได: กรณีพิเศษของผลกระทบแบบขั้นตอนคือผลกระทบเดี่ยว ซึ่งอธิบายโดยสิ่งที่เรียกว่าฟังก์ชันหน่วย x(t) = 1(t): Karasev E. M., 2014
2. 3 ลิงก์ไดนามิกเบื้องต้น การกระทำของแรงกระตุ้น (หน่วยพัลส์หรือฟังก์ชันเดลต้า) x(t) = δ(t): ควรสังเกตว่า: สัญญาณที่เป็นคาบ: ไม่ว่าจะอยู่ในรูปของคลื่นไซน์หรือในรูปของคลื่นสี่เหลี่ยม . Karasev E. M. , 2014
2. 4 ประเภทของลิงก์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน ผลกระทบต่ออินพุตของระบบทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเอาต์พุต y(t) - กระบวนการชั่วคราวที่เรียกว่าฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน ฟังก์ชันการเปลี่ยนแปลง (ชั่วคราว) คือปฏิกิริยาของตัวแปรเอาต์พุตของลิงก์ต่อการเปลี่ยนแปลงอินพุต ในอนาคตเราจะพิจารณาลิงก์ทั่วไปภายใต้การก่อกวนขั้นตอนเดียว Karasev E. M. , 2014
2. 4 ประเภทของลิงก์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน สมการจะอธิบายลิงก์ที่ไม่มีความเฉื่อย (การเสริมแรง การเก็บประจุ การปรับขนาด หรือสัดส่วน) โดยที่ k คือสัดส่วนหรือค่าสัมประสิทธิ์การรับ Karasev E. M. , 2014
2. 4 ประเภทของลิงก์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน ลิงก์เฉื่อย (aperidic, capacitive, การผ่อนคลาย) อธิบายโดยสมการเชิงอนุพันธ์: กระบวนการเปลี่ยนผ่านอธิบายโดยสมการ: โดยที่ T คือค่าคงที่เวลา Karasev E. M. , 2014
2. 4 ประเภทของลิงก์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน ลิงก์ที่สร้างความแตกต่างในอุดมคติ (ไม่มีความเฉื่อย) อธิบายโดยสมการเชิงอนุพันธ์: ที่ทุกจุดยกเว้นศูนย์ ค่าของ y จะเท่ากับศูนย์ ที่จุดศูนย์ y สามารถเพิ่มเป็นอนันต์ในเวลาอันสั้นและกลับสู่ศูนย์ Karasev E. M. , 2014
2. 4 ประเภทของลิงก์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนแปลง ลิงก์ที่สร้างความแตกต่างที่แท้จริงนั้นอธิบายโดยสมการเชิงอนุพันธ์ ซึ่งต่างจากลิงก์ในอุดมคติ คำเฉื่อยจะปรากฏขึ้นเพิ่มเติม: เมื่อลิงก์ถูกรบกวนโดยการกระทำแบบขั้นตอนเดียว กระบวนการเปลี่ยน ในลิงค์อธิบายโดยสมการ: Karasev E. M. , 2014
2. 4 ประเภทของลิงก์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน ลิงก์ที่สร้างความแตกต่างที่แท้จริงไม่ใช่แบบพื้นฐาน - สามารถแทนที่ได้ด้วยการเชื่อมต่อของสองลิงก์: การสร้างความแตกต่างในอุดมคติและแรงเฉื่อย: Karasev E. M., 2014
2. 4 ประเภทของลิงก์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน ลิงก์รวม (astatic, neutral) อธิบายโดยสมการเชิงอนุพันธ์: กระบวนการเปลี่ยนผ่านในลิงก์อธิบายได้โดยการแก้สมการนี้: Karasev E. M., 2014
2. 4 ประเภทของตัวต่อทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน โดยทั่วไปตัวต่อแบบออสซิลโลสโคปจะอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้: จะได้ตัวต่อแบบออสซิลโลสโคปหากมีองค์ประกอบตัวเก็บประจุสองตัวที่สามารถเก็บพลังงานได้สองประเภทและแลกเปลี่ยนพลังงานสำรองเหล่านี้ร่วมกัน หากในระหว่างกระบวนการออสซิลเลชัน พลังงานสำรองที่ได้รับจากลิงก์ที่จุดเริ่มต้นของการรบกวนลดลง การออสซิลเลชันก็จะหมดไป ในเวลาเดียวกัน: Karasev E. M. , 2014
2. 4 ประเภทของลิงค์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน ลิงค์ออสซิลเลเตอร์โดยทั่วไปอธิบายไว้ในสมการต่อไปนี้: หากได้รับลิงค์อะคาไรด์ของลำดับที่สองแทนลิงค์ออสซิลเลเตอร์ Karasev E. M. , 2014
2. 4 ประเภทของลิงค์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน ลิงค์ออสซิลเลชั่นในรูปแบบทั่วไปอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้: เมื่อเราได้รับลิงค์อนุรักษ์ที่มีการออสซิลเลชั่นแบบไม่มีแดมป์ Karasev E. M. , 2014
2. 4 ประเภทของลิงค์ทั่วไปและฟังก์ชันการเปลี่ยนผ่าน ลิงค์ดีเลย์ (การขนส่ง) บริสุทธิ์จะทำซ้ำรูปร่างของสัญญาณอินพุต แต่มีการหน่วงเวลา: โดยที่ τ คือเวลาหน่วง Karasev E. M. , 2014
3. พื้นที่สถานะ เนื่องจากคุณสมบัติของระบบแสดงด้วยค่าของเอาต์พุตจึงสามารถกำหนดสถานะของระบบเป็นเวกเตอร์ของค่าของตัวแปรเอาต์พุต Y = (y 1, ..., ym ). ดังนั้นพฤติกรรมของระบบ (กระบวนการ) จึงสามารถแสดงเป็นกราฟในระบบพิกัดมิติ m ได้ ชุดของสถานะที่เป็นไปได้ของระบบ Y ถือเป็นพื้นที่สถานะ (หรือพื้นที่เฟส) ของระบบ และพิกัดของพื้นที่นี้เรียกว่าพิกัดเฟส Karasev E. M. , 2014
3. พื้นที่สถานะ จุดที่สอดคล้องกับสถานะปัจจุบันของระบบเรียกว่าเฟสหรือจุดแทน วิถีเฟสคือเส้นโค้งที่จุดเฟสอธิบายเมื่อสถานะของระบบที่ไม่ถูกรบกวนเปลี่ยนแปลง (โดยมีอิทธิพลภายนอกคงที่) ชุดของวิถีเฟสที่สอดคล้องกับเงื่อนไขเริ่มต้นที่เป็นไปได้ทั้งหมดเรียกว่าภาพเหมือนของเฟส Karasev E. M. , 2014
3. พื้นที่สถานะ ระนาบเฟสเป็นระนาบพิกัดซึ่งมีตัวแปรสองตัวใดๆ (พิกัดเฟส) ที่กำหนดสถานะของระบบโดยไม่ซ้ำกันถูกพล็อตไปตามแกนพิกัด คงที่ (พิเศษหรือคงที่) คือจุดที่ตำแหน่งในแนวตั้งของเฟสไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป จุดเอกพจน์สะท้อนถึงตำแหน่งที่สมดุล Karasev E. M. , 2014
3. พื้นที่สถานะ เราจะถือว่าค่าของพิกัดเอาต์พุตถูกพล็อตบนแกน abscissa ของระนาบเฟสและอัตราการเปลี่ยนแปลงจะถูกพล็อตบนแกนกำหนด Karasev E. M. , 2014
3. พื้นที่สถานะ สำหรับวิถีเฟสของระบบที่ไม่ถูกรบกวน คุณสมบัติต่อไปนี้ใช้ได้: o วิถีวิถีเดียวเท่านั้นที่ผ่านจุดหนึ่งของระนาบเฟส; o ในระนาบครึ่งบน จุดแสดงจะเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวา ในระนาบครึ่งล่าง - ในทางกลับกัน o บนแกน x อนุพันธ์ของ dy 2/dy 1=∞ ทุกที่ ยกเว้นจุดสมดุล ดังนั้น วิถีเฟสจะตัดกับแกน x (ที่จุดที่ไม่ใช่เอกพจน์) ที่มุมฉาก Karasev E. M. , 2014
4. ความเสถียรของระบบไดนามิก ความเสถียรเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นคุณสมบัติของระบบที่จะกลับสู่สภาวะสมดุลหรือโหมดวงจรหลังจากกำจัดการรบกวนที่ทำให้เกิดการหยุดชะงักของสถานะหลัง สถานะของเสถียรภาพ (สถานะเสถียร) คือสถานะสมดุลของระบบที่จะกลับมาหลังจากกำจัดอิทธิพลที่รบกวนออกไปแล้ว Karasev E. M. , 2014
4. ความเสถียรของระบบไดนามิก Alexander Mikhailovich Lyapunov: จุดคงที่ของระบบ a เรียกว่าเสถียร (หรือตัวดึงดูด) ถ้าย่าน N ใดๆ ของจุด a มีย่านใกล้เคียงที่เล็กกว่าของจุดนี้ N' ในลักษณะที่วิถีโคจรใดๆ ที่ผ่าน N ' ยังคงอยู่ใน N เพื่อเพิ่ม t Karasev E. M. , 2014
4. ความเสถียรของระบบไดนามิก ตัวดึงดูด - (จากภาษาละติน attraho - ฉันดึงดูดตัวเอง) - ขอบเขตของความมั่นคงที่วิถีโคจรในพื้นที่เฟสมีแนวโน้ม จุดคงที่ของระบบ a เรียกว่าเสถียรเชิงเส้นกำกับถ้ามันเสถียร และนอกจากนี้ ยังมีย่านใกล้เคียง N ของจุดนี้ โดยที่วิถีโคจรใดๆ ที่ผ่าน N มีแนวโน้มไปที่ a ขณะที่ t มีแนวโน้มที่จะไม่มีที่สิ้นสุด Karasev E. M. , 2014
4. ความเสถียรของระบบไดนามิก จุดคงที่ของระบบที่เสถียร แต่ไม่เสถียรเชิงแสดงสัญญาณ เรียกว่า เสถียรเป็นกลาง จุดคงที่ของระบบที่ไม่เสถียรเรียกว่าไม่เสถียร (หรือรีเพลลเลอร์) Repeller (จากภาษาละติน repello - I push away, drive away) เป็นขอบเขตในสเปซเฟสที่วิถีแม้จะเริ่มต้นใกล้กับจุดเอกพจน์มากก็ถูกผลักไส Karasev E. M. , 2014
อ่านเพิ่มเติม:
|
สถานะของระบบถูกกำหนดโดยระดับ
ระดับคือปริมาณมวล พลังงาน ข้อมูลที่มีอยู่ในตัวแปร (บล็อก) หรือในระบบโดยรวมในช่วงเวลาที่กำหนด
ระดับไม่คงที่ แต่จะมีการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง ความเร็วที่การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นเรียกว่าจังหวะ
อัตราจะกำหนดกิจกรรม ความเข้มข้น และความเร็วของกระบวนการเปลี่ยนแปลง การสะสม การส่งผ่าน ฯลฯ สสาร พลังงาน ข้อมูลไหลภายในระบบ
จังหวะและระดับมีความสัมพันธ์กัน แต่ความสัมพันธ์ของพวกเขายังไม่ชัดเจน ในด้านหนึ่ง อัตราจะสร้างระดับใหม่ ซึ่งจะส่งผลต่ออัตรา กล่าวคือ ควบคุมพวกเขา
ตัวอย่างเช่น กระบวนการแพร่กระจายของสารเป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนแปลงของระบบจากระดับ x 1 เป็นระดับ x 2 (แรงผลักดันของกระบวนการถ่ายโอนมวล) ในเวลาเดียวกัน ความเร็วของกระบวนการนี้ (อัตราการถ่ายโอนมวล) ขึ้นอยู่กับมวลของระดับที่ระบุตามนิพจน์:
โดยที่: a คือสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวล
ลักษณะที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของสถานะระบบคือการป้อนกลับ
ผลป้อนกลับเป็นคุณสมบัติของระบบ (บล็อก) ที่จะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในตัวแปรตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปที่เกิดจากอิทธิพลของอินพุต ในลักษณะที่เป็นผลมาจากกระบวนการภายในระบบ การเปลี่ยนแปลงนี้จะส่งผลกระทบเหมือนเดิมหรือเหมือนเดิมอีกครั้ง ตัวแปร
ข้อเสนอแนะขึ้นอยู่กับวิธีการมีอิทธิพลโดยตรง (เมื่ออิทธิพลย้อนกลับเกิดขึ้นโดยไม่มีการมีส่วนร่วมของตัวแปร (บล็อก) - ตัวกลาง) หรือรูปร่าง (เมื่ออิทธิพลย้อนกลับเกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมของตัวแปร (บล็อก) - ตัวกลาง) (รูปที่ . 3).
ข้าว. 3. หลักการตอบรับ
ก – การตอบรับโดยตรง; b - ข้อเสนอแนะแบบวนซ้ำ
ขึ้นอยู่กับผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงหลักในตัวแปรในระบบ ข้อเสนอแนะสองประเภทจะแตกต่างกัน:
§ ข้อเสนอแนะเชิงลบ เช่น เมื่อแรงกระตุ้นที่ได้รับจากภายนอกก่อให้เกิดวงจรปิดและทำให้เกิดการลดทอน (เสถียรภาพ) ของการกระแทกเริ่มต้น
§ ผลตอบรับเชิงบวก เช่น เมื่อแรงกระตุ้นที่ได้รับจากภายนอกทำให้เกิดวงจรปิดและทำให้เกิดการกระแทกเริ่มต้นเพิ่มขึ้น
ข้อเสนอแนะเชิงลบเป็นรูปแบบหนึ่งของการควบคุมตนเองที่รับประกันความสมดุลแบบไดนามิกในระบบ ผลตอบรับเชิงบวกในระบบธรรมชาติมักจะแสดงออกมาในรูปแบบของกิจกรรมการทำลายตนเองที่เกิดขึ้นในระยะสั้น
ลักษณะเชิงลบส่วนใหญ่ของการตอบรับบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมใด ๆ นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในตัวแปรของระบบและทำให้ระบบเปลี่ยนไปสู่สถานะสมดุลใหม่ซึ่งแตกต่างจากสถานะเดิม กระบวนการควบคุมตนเองนี้มักเรียกว่าสภาวะสมดุล
ความสามารถของระบบในการฟื้นฟูสมดุลนั้นถูกกำหนดโดยคุณสมบัติอีกสองประการของสถานะ:
§ ความเสถียรของระบบ เช่น ลักษณะที่บ่งชี้ขนาดของการเปลี่ยนแปลงในอิทธิพลภายนอก (แรงกระตุ้นผลกระทบ) สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงที่อนุญาตในตัวแปรระบบซึ่งสามารถคืนความสมดุลได้
§ ความเสถียรของระบบ เช่น คุณลักษณะที่กำหนดการเปลี่ยนแปลงสูงสุดที่อนุญาตในตัวแปรระบบซึ่งสามารถคืนความสมดุลได้
เป้าหมายของการควบคุมในระบบถูกกำหนดไว้ในรูปแบบของหลักการสุดขั้ว (กฎของพลังงานศักย์สูงสุด): วิวัฒนาการของระบบไปในทิศทางของการเพิ่มการไหลของพลังงานทั้งหมดผ่านระบบ และในสถานะคงที่ ได้ค่าที่เป็นไปได้สูงสุด (พลังงานศักย์สูงสุด)
แนวทางที่เป็นระบบในการสร้างแบบจำลอง
แนวคิดของระบบโลกรอบตัวเราประกอบด้วยวัตถุต่างๆ มากมาย ซึ่งแต่ละอย่างมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน และในขณะเดียวกัน วัตถุก็มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ตัวอย่างเช่น วัตถุต่างๆ เช่น ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรามีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน (มวล มิติทางเรขาคณิต ฯลฯ) และจะมีปฏิสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์และกันและกันตามกฎแรงโน้มถ่วงสากล
ดาวเคราะห์เหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่า นั่นคือ ระบบสุริยะ และระบบสุริยะเป็นส่วนหนึ่งของกาแลคซีทางช้างเผือกของเรา ในทางกลับกัน ดาวเคราะห์ประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีต่างๆ และอะตอมประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน เราสามารถสรุปได้ว่าเกือบทุกวัตถุประกอบด้วยวัตถุอื่น ๆ นั่นก็คือมันเป็นตัวแทน ระบบ.
คุณลักษณะที่สำคัญของระบบก็คือ การทำงานแบบองค์รวม- ระบบไม่ใช่ชุดขององค์ประกอบแต่ละส่วน แต่เป็นชุดขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อถึงกัน ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์เป็นระบบที่ประกอบด้วยอุปกรณ์ต่างๆ และอุปกรณ์ต่างๆ เชื่อมต่อกันทั้งฮาร์ดแวร์ (เชื่อมต่อกันทางกายภาพ) และตามการใช้งาน (มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างอุปกรณ์)
ระบบคือชุดของวัตถุที่เชื่อมต่อถึงกันที่เรียกว่าองค์ประกอบของระบบ
สถานะของระบบนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยโครงสร้างนั่นคือองค์ประกอบและคุณสมบัติขององค์ประกอบความสัมพันธ์และการเชื่อมต่อระหว่างกัน ระบบจะรักษาความสมบูรณ์ภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลภายนอกต่างๆ และการเปลี่ยนแปลงภายใน ตราบใดที่ยังคงรักษาโครงสร้างไว้ไม่เปลี่ยนแปลง หากโครงสร้างของระบบเปลี่ยนแปลง (เช่น องค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่งถูกลบออก) ระบบอาจหยุดทำงานโดยรวม ดังนั้น หากคุณถอดอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งออก (เช่น โปรเซสเซอร์) คอมพิวเตอร์ก็จะทำงานล้มเหลว กล่าวคือ อุปกรณ์นั้นจะยุติการเป็นระบบ
แบบจำลองข้อมูลแบบคงที่ระบบใดๆ ก็มีอยู่ในอวกาศและเวลา ในแต่ละช่วงเวลา ระบบจะอยู่ในสถานะหนึ่งซึ่งมีลักษณะขององค์ประกอบขององค์ประกอบ ค่าของคุณสมบัติ ขนาดและลักษณะของปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบต่างๆ เป็นต้น
ดังนั้นสถานะของระบบสุริยะ ณ เวลาใดเวลาหนึ่งจึงมีลักษณะเฉพาะโดยองค์ประกอบของวัตถุที่อยู่ในนั้น (ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ ฯลฯ ) คุณสมบัติของมัน (ขนาด ตำแหน่งในอวกาศ ฯลฯ ) ขนาดและ ธรรมชาติของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน (แรงโน้มถ่วง ด้วยความช่วยเหลือของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ )
แบบจำลองที่อธิบายสถานะของระบบ ณ จุดหนึ่งเรียกว่า แบบจำลองข้อมูลคงที่.
ในวิชาฟิสิกส์ ตัวอย่างของแบบจำลองข้อมูลคงที่คือแบบจำลองที่อธิบายกลไกง่ายๆ ในวิชาชีววิทยา - แบบจำลองโครงสร้างของพืชและสัตว์ ในวิชาเคมี - แบบจำลองโครงสร้างของโมเลกุลและโครงตาข่ายคริสตัล และอื่นๆ
โมเดลข้อมูลไดนามิกสถานะของระบบเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา กล่าวคือ กระบวนการเปลี่ยนแปลงและการพัฒนาระบบ- ดังนั้น ดาวเคราะห์จึงเคลื่อนที่ ตำแหน่งของมันสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์และกันและกันเปลี่ยนแปลงไป ดวงอาทิตย์ก็เหมือนกับดาวดวงอื่นๆ ที่กำลังพัฒนา องค์ประกอบทางเคมี การแผ่รังสี และอื่นๆ มีการเปลี่ยนแปลง
แบบจำลองที่อธิบายกระบวนการเปลี่ยนแปลงและการพัฒนาระบบเรียกว่า แบบจำลองข้อมูลแบบไดนามิก.
ในวิชาฟิสิกส์ แบบจำลองข้อมูลไดนามิกอธิบายการเคลื่อนไหวของร่างกาย ในชีววิทยา - การพัฒนาของสิ่งมีชีวิตหรือประชากรสัตว์ ในวิชาเคมี - กระบวนการของปฏิกิริยาเคมี และอื่นๆ
คำถามที่ต้องพิจารณา
1. ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์สร้างระบบหรือไม่: ก่อนการประกอบหรือไม่? หลังประกอบ? หลังจากเปิดคอมพิวเตอร์?
2. อะไรคือความแตกต่างระหว่างแบบจำลองข้อมูลแบบคงที่และแบบไดนามิก? ยกตัวอย่างโมเดลข้อมูลแบบคงที่และไดนามิก
มีแนวคิดมากมายเกี่ยวกับระบบ ลองพิจารณาแนวคิดที่เปิดเผยคุณสมบัติที่สำคัญได้อย่างเต็มที่ที่สุด (รูปที่ 1)
ข้าว. 1. แนวคิดของระบบ
“ระบบคือองค์ประกอบที่ซับซ้อนของการโต้ตอบ”
“ระบบคือชุดขององค์ประกอบปฏิบัติการที่เชื่อมต่อถึงกัน”
“ระบบไม่ได้เป็นเพียงการรวบรวมหน่วย... แต่เป็นการรวบรวมความสัมพันธ์ระหว่างหน่วยเหล่านี้”
และถึงแม้ว่าแนวคิดของระบบจะถูกกำหนดในรูปแบบที่แตกต่างกัน แต่ก็มักจะหมายความว่าระบบคือชุดขององค์ประกอบที่เชื่อมโยงถึงกันซึ่งก่อให้เกิดความสามัคคีและความสมบูรณ์ที่มั่นคง ซึ่งมีคุณสมบัติและรูปแบบที่ครบถ้วน
เราสามารถกำหนดระบบให้เป็นสิ่งที่ทั้งหมด เป็นนามธรรมหรือเป็นของจริง ซึ่งประกอบด้วยส่วนที่พึ่งพาซึ่งกันและกัน
ระบบ สามารถเป็นวัตถุใดๆ ของธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต สังคม กระบวนการหรือชุดของกระบวนการ ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ ฯลฯ หากสิ่งเหล่านั้นกำหนดองค์ประกอบที่ก่อให้เกิดความสามัคคี (ความซื่อสัตย์) ด้วยการเชื่อมโยงและความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านั้น ซึ่งท้ายที่สุดจะสร้างชุดของคุณสมบัติขึ้นมา มีอยู่ในระบบที่กำหนดเท่านั้นและแยกความแตกต่างจากระบบอื่น (ทรัพย์สินของการเกิดขึ้น)
ระบบ(จากภาษากรีก SYSTEMA แปลว่า "ส่วนที่ประกอบขึ้นทั้งหมด") คือชุดขององค์ประกอบ ความเชื่อมโยง และปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านั้นกับสภาพแวดล้อมภายนอก ก่อให้เกิดความสมบูรณ์ ความสามัคคี และจุดมุ่งหมายที่แน่นอน เกือบทุกวัตถุถือได้ว่าเป็นระบบ
ระบบ– เป็นชุดของวัสดุและวัตถุที่จับต้องไม่ได้ (องค์ประกอบ ระบบย่อย) ที่รวมกันโดยการเชื่อมต่อบางประเภท (ข้อมูล เครื่องกล ฯลฯ) ออกแบบมาเพื่อบรรลุเป้าหมายเฉพาะ และบรรลุผลสำเร็จด้วยวิธีที่ดีที่สุด ระบบ ถูกกำหนดให้เป็นหมวดหมู่ เช่น การเปิดเผยจะดำเนินการโดยการระบุคุณสมบัติหลักที่มีอยู่ในระบบ ในการศึกษาระบบจำเป็นต้องทำให้ระบบง่ายขึ้นโดยยังคงรักษาคุณสมบัติพื้นฐานไว้เช่น สร้างแบบจำลองของระบบ
ระบบ สามารถแสดงตนเป็นวัตถุวัตถุที่เป็นส่วนประกอบได้ เป็นตัวแทนของชุดองค์ประกอบที่มีปฏิสัมพันธ์ตามหน้าที่ที่กำหนดโดยธรรมชาติ
วิธีการที่สำคัญในการระบุลักษณะเฉพาะของระบบก็คือ คุณสมบัติ. คุณสมบัติหลักของระบบแสดงออกมาผ่านความสมบูรณ์ ปฏิสัมพันธ์ และการพึ่งพาซึ่งกันและกันของกระบวนการเปลี่ยนแปลงสสาร พลังงาน และข้อมูล ผ่านการทำงาน โครงสร้าง การเชื่อมต่อ และสภาพแวดล้อมภายนอก
คุณสมบัติ– นี่คือคุณภาพของพารามิเตอร์ของวัตถุ เช่น อาการภายนอกของวิธีการรับความรู้เกี่ยวกับวัตถุ คุณสมบัติทำให้สามารถอธิบายอ็อบเจ็กต์ของระบบได้ อย่างไรก็ตามสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามการทำงานของระบบ- คุณสมบัติเป็นการแสดงออกภายนอกของกระบวนการที่ได้รับความรู้เกี่ยวกับวัตถุและสังเกตได้ คุณสมบัติให้ความสามารถในการอธิบายวัตถุของระบบในเชิงปริมาณโดยแสดงเป็นหน่วยของมิติที่แน่นอน คุณสมบัติของออบเจ็กต์ระบบสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามผลของการกระทำ
มีความโดดเด่นดังต่อไปนี้: คุณสมบัติพื้นฐานของระบบ :
· ระบบคือชุดขององค์ประกอบ - ภายใต้เงื่อนไขบางประการ องค์ประกอบสามารถถือเป็นระบบได้
· การปรากฏตัวของการเชื่อมต่อที่สำคัญระหว่างองค์ประกอบ. ภายใต้ การเชื่อมต่อที่สำคัญเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นสิ่งที่กำหนดคุณสมบัติเชิงบูรณาการของระบบโดยธรรมชาติและจำเป็น
· การปรากฏตัวขององค์กรเฉพาะ, ซึ่งแสดงให้เห็นในระดับความไม่แน่นอนของระบบที่ลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับเอนโทรปีของปัจจัยการสร้างระบบที่กำหนดความเป็นไปได้ในการสร้างระบบ ปัจจัยเหล่านี้รวมถึงจำนวนองค์ประกอบของระบบ จำนวนการเชื่อมต่อที่สำคัญที่องค์ประกอบอาจมี
· ความพร้อมใช้งานของคุณสมบัติเชิงบูรณาการ , เช่น. มีอยู่ในระบบโดยรวม แต่ไม่มีองค์ประกอบใด ๆ แยกจากกัน การมีอยู่ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติของระบบแม้ว่าจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติขององค์ประกอบ แต่ก็ยังไม่ได้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติเหล่านั้นอย่างสมบูรณ์ ระบบไม่ได้ถูกลดทอนลงเหลือเพียงชุดองค์ประกอบธรรมดา การแยกระบบออกเป็นส่วนๆ เป็นไปไม่ได้ที่จะทราบคุณสมบัติทั้งหมดของระบบโดยรวม
· การเกิดขึ้น – ไม่สามารถลดคุณสมบัติของแต่ละองค์ประกอบและคุณสมบัติของระบบโดยรวมได้
· ความซื่อสัตย์ – นี่คือคุณสมบัติทั่วทั้งระบบ ซึ่งประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงในส่วนประกอบใดๆ ของระบบส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมด และนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในระบบโดยรวม ในทางกลับกัน การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในระบบจะส่งผลต่อส่วนประกอบทั้งหมดของระบบ
· การแบ่งแยก – สามารถแยกย่อยระบบเป็นระบบย่อยได้เพื่อทำให้การวิเคราะห์ระบบง่ายขึ้น
· ความสามารถในการสื่อสาร. ระบบใดก็ตามที่ทำงานในสภาพแวดล้อม ระบบจะประสบกับอิทธิพลของสภาพแวดล้อม และในทางกลับกัน ก็มีอิทธิพลต่อสภาพแวดล้อมด้วย ความสัมพันธ์ระหว่างสภาพแวดล้อมและระบบถือได้ว่าเป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักของการทำงานของระบบซึ่งเป็นลักษณะภายนอกของระบบที่กำหนดคุณสมบัติเป็นส่วนใหญ่
· ระบบมีอยู่ในตัว ทรัพย์สินที่จะพัฒนา, ปรับให้เข้ากับเงื่อนไขใหม่โดยการสร้างการเชื่อมต่อใหม่ องค์ประกอบที่มีเป้าหมายในท้องถิ่นและวิธีการบรรลุเป้าหมาย การพัฒนา– อธิบายกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์และข้อมูลที่ซับซ้อนในธรรมชาติและสังคม
· ลำดับชั้น- ด้านล่างของลำดับชั้นหมายถึงการสลายตัวตามลำดับของระบบดั้งเดิมออกเป็นหลายระดับโดยมีการสถาปนาความสัมพันธ์ของการอยู่ใต้บังคับบัญชาของระดับพื้นฐานกับระดับที่สูงกว่า ลำดับชั้นของระบบคือสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นองค์ประกอบของระบบลำดับที่สูงกว่า และแต่ละองค์ประกอบของระบบตามลำดับก็คือระบบ
คุณสมบัติของระบบที่สำคัญคือ ความเฉื่อยของระบบ กำหนดเวลาที่จำเป็นในการถ่ายโอนระบบจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งสำหรับพารามิเตอร์ควบคุมที่กำหนด
· มัลติฟังก์ชั่น – ความสามารถของระบบที่ซับซ้อนในการปรับใช้ชุดฟังก์ชันบางอย่างบนโครงสร้างที่กำหนด ซึ่งแสดงออกมาในคุณสมบัติของความยืดหยุ่น การปรับตัว และความอยู่รอด
· ความยืดหยุ่น – เป็นคุณสมบัติของระบบที่จะเปลี่ยนวัตถุประสงค์ของการทำงานขึ้นอยู่กับสภาวะการทำงานหรือสถานะของระบบย่อย
· ความสามารถในการปรับตัว – ความสามารถของระบบในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและเลือกตัวเลือกพฤติกรรมตามเป้าหมายใหม่ของระบบและภายใต้อิทธิพลของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม ระบบการปรับตัวเป็นระบบที่มีกระบวนการเรียนรู้หรือการจัดระเบียบตนเองอย่างต่อเนื่อง
· ความน่าเชื่อถือ – นี่คือคุณสมบัติของระบบในการใช้ฟังก์ชันที่ระบุภายในระยะเวลาหนึ่งด้วยพารามิเตอร์คุณภาพที่ระบุ
· ความปลอดภัย – ความสามารถของระบบที่จะไม่ก่อให้เกิดผลกระทบที่ยอมรับไม่ได้ต่อวัตถุทางเทคนิค บุคลากร และสิ่งแวดล้อมในระหว่างการดำเนินการ
· ช่องโหว่ – ความสามารถในการเสียหายเมื่อสัมผัสกับปัจจัยภายนอกและ (หรือ) ภายใน
· โครงสร้าง – พฤติกรรมของระบบถูกกำหนดโดยพฤติกรรมขององค์ประกอบและคุณสมบัติของโครงสร้าง
· ไดนามิก คือความสามารถในการทำงานเมื่อเวลาผ่านไป
· ความพร้อมของข้อเสนอแนะ.
ระบบใดๆ ล้วนมีวัตถุประสงค์และข้อจำกัดเป้าหมายของระบบสามารถอธิบายได้ด้วยฟังก์ชันเป้าหมาย U1 = F (x, y, t, ...) โดยที่ U1 คือค่าสุดขีดของหนึ่งในตัวบ่งชี้คุณภาพการทำงานของระบบ
พฤติกรรมของระบบสามารถอธิบายได้ตามกฎหมาย Y = F(x) ซึ่งสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงที่อินพุตและเอาต์พุตของระบบ สิ่งนี้จะกำหนดสถานะของระบบ
สถานะของระบบคือภาพถ่ายทันใจหรือภาพรวมของระบบที่หยุดการพัฒนา ถูกกำหนดผ่านการโต้ตอบอินพุตหรือสัญญาณเอาท์พุต (ผลลัพธ์) หรือผ่านพารามิเตอร์มาโคร คุณสมบัติมาโครของระบบ นี่คือชุดสถานะขององค์ประกอบ n และความเชื่อมโยงระหว่างองค์ประกอบเหล่านั้น ข้อมูลจำเพาะของระบบเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของรัฐ โดยเริ่มจากการเริ่มต้นและสิ้นสุดด้วยการตายหรือการเปลี่ยนผ่านไปยังระบบอื่น ระบบจริงไม่สามารถอยู่ในสถานะใดๆ ได้ อาการของเธออยู่ภายใต้ข้อ จำกัด - ปัจจัยภายในและภายนอกบางประการ (เช่น บุคคลไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ 1,000 ปี) สถานะที่เป็นไปได้ของระบบจริงในรูปแบบในพื้นที่ของระบบระบุโดเมนย่อยที่แน่นอน Z SD (พื้นที่ย่อย) - ชุดของสถานะที่อนุญาตของระบบ
สมดุล- ความสามารถของระบบในการคงสถานะของระบบไว้เป็นเวลานานอย่างไม่มีกำหนด ในกรณีที่ไม่มีอิทธิพลรบกวนจากภายนอกหรืออยู่ภายใต้อิทธิพลคงที่
ความยั่งยืนคือความสามารถของระบบในการกลับสู่สภาวะสมดุลหลังจากที่ถูกลบออกจากสถานะนี้ภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลรบกวนภายนอกหรือภายใน ความสามารถนี้มีอยู่ในระบบเมื่อค่าเบี่ยงเบนไม่เกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้
3. แนวคิดโครงสร้างระบบ.
โครงสร้างระบบ– ชุดขององค์ประกอบระบบและการเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบเหล่านั้นในรูปแบบของชุด โครงสร้างระบบหมายถึง โครงสร้าง การจัดเรียง ลำดับ และสะท้อนความสัมพันธ์บางประการ ตำแหน่งร่วมกันของส่วนประกอบต่างๆ ของระบบ เช่น โครงสร้างและไม่คำนึงถึงคุณสมบัติหลายอย่าง (สถานะ) ขององค์ประกอบ
ระบบสามารถแสดงได้ด้วยการแสดงรายการองค์ประกอบอย่างง่าย แต่บ่อยครั้งเมื่อศึกษาวัตถุ การเป็นตัวแทนดังกล่าวยังไม่เพียงพอ เนื่องจาก มีความจำเป็นต้องค้นหาว่าวัตถุคืออะไรและอะไรที่ทำให้บรรลุเป้าหมายได้
ข้าว. 2. โครงสร้างระบบ
แนวคิดขององค์ประกอบระบบ A-ไพรเออรี่ องค์ประกอบ- มันเป็นส่วนสำคัญของสิ่งทั้งหมดที่ซับซ้อน. ในแนวคิดของเรา สิ่งที่ซับซ้อนทั้งหมดคือระบบที่แสดงถึงความซับซ้อนเชิงบูรณาการขององค์ประกอบที่เชื่อมโยงถึงกัน
องค์ประกอบ- ส่วนหนึ่งของระบบที่เป็นอิสระสัมพันธ์กับทั้งระบบและแบ่งแยกไม่ได้ด้วยวิธีการแยกส่วนด้วยวิธีนี้ การแบ่งแยกองค์ประกอบไม่ได้ถือเป็นความไม่สะดวกในการคำนึงถึงโครงสร้างภายในภายในแบบจำลองของระบบที่กำหนด
องค์ประกอบนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะด้วยการแสดงออกภายนอกในรูปแบบของการเชื่อมต่อและความสัมพันธ์กับองค์ประกอบอื่น ๆ และสภาพแวดล้อมภายนอก
แนวคิดการสื่อสาร การเชื่อมต่อ– ชุดของการขึ้นต่อกันของคุณสมบัติขององค์ประกอบหนึ่งกับคุณสมบัติขององค์ประกอบอื่น ๆ ของระบบ การสร้างการเชื่อมต่อระหว่างสององค์ประกอบหมายถึงการระบุการมีอยู่ของการพึ่งพาในคุณสมบัติของพวกเขา การพึ่งพาคุณสมบัติขององค์ประกอบอาจเป็นด้านเดียวหรือสองด้าน
ความสัมพันธ์– ชุดของการขึ้นต่อกันแบบสองทางของคุณสมบัติขององค์ประกอบหนึ่งกับคุณสมบัติขององค์ประกอบอื่น ๆ ของระบบ
ปฏิสัมพันธ์– ชุดของความสัมพันธ์และความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติขององค์ประกอบเมื่อได้รับธรรมชาติของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน
แนวคิดเรื่องสภาพแวดล้อมภายนอกระบบมีอยู่ในหมู่วัสดุอื่นหรือวัตถุที่จับต้องไม่ได้ที่ไม่รวมอยู่ในระบบและรวมเป็นหนึ่งเดียวโดยแนวคิดของ "สภาพแวดล้อมภายนอก" - วัตถุของสภาพแวดล้อมภายนอก ข้อมูลเข้าแสดงลักษณะผลกระทบของสภาพแวดล้อมภายนอกที่มีต่อระบบ ส่วนข้อมูลเอาท์พุตแสดงลักษณะของผลกระทบของระบบต่อสภาพแวดล้อมภายนอก
โดยพื้นฐานแล้ว การกำหนดหรือระบุระบบคือการแบ่งพื้นที่บางส่วนของโลกแห่งวัตถุออกเป็นสองส่วน โดยส่วนหนึ่งถือเป็นระบบ - วัตถุแห่งการวิเคราะห์ (การสังเคราะห์) และอีกส่วน - เป็นสภาพแวดล้อมภายนอก .
สภาพแวดล้อมภายนอก– ชุดของวัตถุ (ระบบ) ที่มีอยู่ในอวกาศและเวลาซึ่งสันนิษฐานว่ามีผลกระทบต่อระบบ
สภาพแวดล้อมภายนอกคือชุดของระบบธรรมชาติและระบบประดิษฐ์ซึ่งระบบนี้ไม่ใช่ระบบย่อยที่ใช้งานได้
ประเภทของโครงสร้าง
ลองพิจารณาโครงสร้างระบบทั่วไปจำนวนหนึ่งที่ใช้อธิบายวัตถุขององค์กร เศรษฐกิจ การผลิต และทางเทคนิค
โดยปกติแนวคิดของ "โครงสร้าง" จะเชื่อมโยงกับการแสดงกราฟิกขององค์ประกอบและการเชื่อมต่อ อย่างไรก็ตาม โครงสร้างยังสามารถแสดงในรูปแบบเมทริกซ์ รูปแบบของคำอธิบายเซต-ทฤษฎี โดยใช้ภาษาของโทโพโลยี พีชคณิต และเครื่องมือสร้างแบบจำลองระบบอื่นๆ
เชิงเส้น (ตามลำดับ)โครงสร้าง (รูปที่ 8) มีลักษณะเฉพาะคือแต่ละจุดยอดเชื่อมต่อกับจุดที่อยู่ติดกัน 2 จุด เมื่อองค์ประกอบ (การเชื่อมต่อ) อย่างน้อยหนึ่งรายการล้มเหลว โครงสร้างจะถูกทำลาย ตัวอย่างของโครงสร้างดังกล่าวคือสายพานลำเลียง
แหวนโครงสร้าง (รูปที่ 9) ปิดอยู่ สององค์ประกอบใด ๆ มีการเชื่อมต่อสองทิศทาง สิ่งนี้จะเพิ่มความเร็วของการสื่อสารและทำให้โครงสร้างมีความคงทนมากขึ้น
เซลล์โครงสร้าง (รูปที่ 10) มีลักษณะเฉพาะคือการมีการเชื่อมต่อสำรองซึ่งเพิ่มความน่าเชื่อถือ (ความสามารถในการอยู่รอด) ของการทำงานของโครงสร้าง แต่ทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น
เชื่อมต่อทวีคูณโครงสร้าง (รูปที่ 11) มีโครงสร้างของกราฟที่สมบูรณ์ ความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานอยู่ในระดับสูงสุด ประสิทธิภาพการดำเนินงานสูงเนื่องจากมีเส้นทางที่สั้นที่สุด และมีต้นทุนสูงสุด
ดาวโครงสร้าง (รูปที่ 12) มีโหนดกลางซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์กลาง องค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดของระบบเป็นผู้ใต้บังคับบัญชา
กราโปวายาโครงสร้าง (รูปที่ 13) มักใช้เมื่ออธิบายระบบการผลิตและเทคโนโลยี
เครือข่ายโครงสร้าง (สุทธิ)- โครงสร้างกราฟประเภทหนึ่งที่แสดงถึงการสลายตัวของระบบตามเวลา
ตัวอย่างเช่น โครงสร้างเครือข่ายสามารถสะท้อนถึงลำดับการทำงานของระบบทางเทคนิค (เครือข่ายโทรศัพท์ เครือข่ายไฟฟ้า ฯลฯ) ขั้นตอนของกิจกรรมของมนุษย์ (ในการผลิต - ไดอะแกรมเครือข่าย ในการออกแบบ - โมเดลเครือข่าย ในการวางแผน - โมเดลเครือข่าย แผนเครือข่าย ฯลฯ .ง.)
ลำดับชั้นโครงสร้างถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบระบบควบคุม ยิ่งระดับลำดับชั้นสูงเท่าไร องค์ประกอบต่างๆ ก็จะยิ่งมีการเชื่อมต่อน้อยลงเท่านั้น องค์ประกอบทั้งหมดยกเว้นระดับบนและล่างมีทั้งฟังก์ชันคำสั่งและการควบคุมรอง
โครงสร้างลำดับชั้นแสดงถึงการสลายตัวของระบบในอวกาศ จุดยอด (โหนด) และการเชื่อมต่อ (ส่วนโค้ง ขอบ) ทั้งหมดมีอยู่ในโครงสร้างเหล่านี้พร้อมกัน (ไม่แยกจากกันตามเวลา)
โครงสร้างลำดับชั้นซึ่งแต่ละองค์ประกอบของระดับล่างอยู่ภายใต้โหนดหนึ่ง (หนึ่งจุดยอด) ของโหนดที่สูงกว่า (และสิ่งนี้เป็นจริงสำหรับทุกระดับของลำดับชั้น) เรียกว่า เหมือนต้นไม้โครงสร้าง (โครงสร้าง ประเภท "ต้นไม้";โครงสร้างที่ดำเนินการความสัมพันธ์ลำดับต้นไม้โครงสร้างแบบลำดับชั้นด้วย แข็งแกร่ง การเชื่อมต่อ) (รูปที่ 14, a)
โครงสร้างที่องค์ประกอบของระดับต่ำกว่าสามารถอยู่ภายใต้โหนดตั้งแต่สองจุดขึ้นไป (จุดยอด) ในระดับที่สูงกว่า เรียกว่า โครงสร้างแบบลำดับชั้น ด้วย อ่อนแอ การเชื่อมต่อ (รูปที่ 14, b)
การออกแบบผลิตภัณฑ์และคอมเพล็กซ์ทางเทคนิคที่ซับซ้อน โครงสร้างของตัวแยกประเภทและพจนานุกรม โครงสร้างเป้าหมายและหน้าที่ โครงสร้างการผลิต และโครงสร้างองค์กรขององค์กรจะแสดงในรูปแบบของโครงสร้างลำดับชั้น
โดยทั่วไปแล้วคำว่าลำดับชั้นพูดกว้างๆ ก็คือ การอยู่ใต้บังคับบัญชา ลำดับการอยู่ใต้บังคับบัญชาของบุคคลที่มีตำแหน่งต่ำกว่าและยศขึ้นไป เป็นชื่อของ "บันไดอาชีพ" ในศาสนา มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อระบุลักษณะความสัมพันธ์ในกลไกของรัฐบาล กองทัพ ฯลฯ จากนั้นแนวคิดเรื่องลำดับชั้นก็ขยายไปสู่ลำดับการประสานงานของวัตถุตามการอยู่ใต้บังคับบัญชา
ดังนั้นในโครงสร้างแบบลำดับชั้น สิ่งสำคัญคือต้องเน้นระดับการอยู่ใต้บังคับบัญชาเท่านั้น และอาจมีความสัมพันธ์ใดๆ ระหว่างระดับและส่วนประกอบภายในระดับนั้น ด้วยเหตุนี้จึงมีโครงสร้างที่ใช้หลักการลำดับชั้น แต่มีคุณสมบัติเฉพาะและขอแนะนำให้เน้นแยกกัน
กำลังโหลด...
