Всем системам присущи определенные признаки исключите те

Основные признаки систем

Целостность и делимость. Система — это прежде всего целостная совокупность элементов. Это означает, что, с одной стороны, система — целостное образование и, с другой — в ее составе отчетливо могут быть выделены целостные объекты (элементы). При этом следует иметь в виду, что элементы существуют лишь в системе. Вне системы это в лучшем случае объекты, обладающие системнозначимыми свойствами. При вхождении в систему элемент приобретает системнооп-ределенное свойство взамен системнозначимого. Для системы первичным является признак целостности, т. е. она рассматривается как единое целое, состоящее из взаимодействующих частей, часто разнокачественных, но одновременно совместимых.

Наличие устойчивых связей. Наличие существенных устойчивых связей (отношений) между элементами или (и) их свойствами, превосходящих по мощности (силе) связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему, является следующим атрибутом системы. Система существует как некоторое целостное образование, когда мощность (сила) существенных связей между элементами системы на интервале времени, не равном нулю, больше, чем мощность связей этих же элементов с внешней средой. Для информационных связей оценкой потенциальной мощности может служить пропускная способность данной информационной системы, а реальной мощности — действительная величина потока информации. Однако в общем случае при оценке мощности информационных связей необходимо учитывать качественные характеристики передаваемой информации (ценность, полезность, достоверность и т. п.).

Организация. Это свойство характеризуется наличием определенной организации, что проявляется в снижении энтропии (степени неопределенности) системы H(S) по сравнению с энтропией систе-моформирующих факторов H(F), определяющих возможность создания системы.

Эмерджентность. Эмерджентность предполагает наличие таких качеств (свойств), которые присущи системе в целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности.

Наличие интегрированных качеств показывает, что свойства системы хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью. Отсюда можно сделать выводы:

1) система не сводится к простой совокупности элементов;

2) расчленяя систему на отдельные части, изучая каждую из них в отдельности, нельзя познать все свойства системы в целом.

Понятие «черного ящика»

Одним из главных средств преодоления организованной сложности системы — это декомпозиция, т. е. деление системы на части (так называемые «черные ящики») и организация этих частей в иерархическую систему. Расчленение системы на соподчиненные части производится так, чтобы каждая часть содержала объекты, наиболее тесно связанные друг с другом. Следовательно, расчленение системы производится по слабым связям.

Выгода в использовании «черных ящиков» заключается в том, что пользователю необходимо знать лишь вход и выход «черного ящика» и его назначение, т. е. выполняемую функцию, не вдаваясь в принципы работы и используемые алгоритмы. В обыденной жизни мы достаточно часто сталкиваемся с «черными ящиками» и охотно пользуемся ими. Например, мы используем принтер для подготовки документов, не зная, каким образом он производит перекодирование и печать информации. Мы можем заменить принтер на другой при поломке или на более современный, не будучи специалистами по техническому обеспечению. Идея организации «черных ящиков» в иерархические структуры взята человеком у природы. Все сложные системы Вселенной организованы в иерархии. И сама Вселенная включает галактики, звездные системы, планеты и т. д.

Дата добавления: 2016-03-04 ; просмотров: 1199 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

помогите с тестами 4

Question 33
Баллов: 1
Всем системам присущи определенные признаки. Исключите те, которые не являются принадлежностью абсолютно любой системы:
Выберите один или несколько ответов: a. целостность
b. определенный тип внутренней функциональной взаимозависимости
c. централизующее воздействие внешних сил на систему
d. наличие структуры, определенный состав, количество и качество входящих в нее элементов
e. общность способа производства
f. прогрессивный характер развития

Question 34
Баллов: 1
Укажите свойства, которые с точки зрения материалистической философии являются важнейшими атрибутами материи:
Выберите один или несколько ответов: a. управление
b. наличие массы покоя
c. энтропия
d. сопротивление
e. время
f. пространство
g. движение
h. прогресс

Question 35
Баллов: 1
Каков специфический смысл термина «движение» в философии бытия:
Выберите один ответ. a. изменение вообще
b. развитие от низшего к высшему
c. изменения от простого к сложному, усложнение структуры
d. перемещение тела в пространстве из одной точки в другую
e. развитие от высшего к низшему
f. социальные перемены к лучшему

Question 36
Баллов: 1
Что первоначально означал термин «диалектика» в древнегреческой философии:
Выберите один ответ. a. искусство вести спор, беседу
b. первые эстетические представления древних греков
c. двойственность любой сущности в неживой природе
d. деление числа на два
e. этическая теория, согласно которой смысл жизни – счастье.
f. раздвоение сознания

Question 37
Баллов: 1
Какому древнегреческому философу принадлежит знаменитая фраза, образно характеризующая идеи древней диалектики: «В одну и ту же реку нельзя войти дважды», а также мысль о единстве и борьбе противоположностей как источнике развития:
Выберите один ответ. a. Демокриту
b. Диогену
c. Аристотелю
d. Демосфену
e. Гераклиту
f. Пифагору

Question 38
Баллов: 1
Какой древнегреческий философ является автором утверждения, согласно которому незнание движения необходимо влечет за собой незнание природы:
Выберите один ответ. a. Геродот
b. Платон
c. Гесиод
d. Сократ
e. Аристотель

Question 39
Баллов: 1
Базовой, ярко выраженной идеей философии какого периода является сведение всех форм движения к механической его форме:
Выберите один ответ. a. эпохи Средневековья
b. эпохи Возрождения
c. XIX века
d. Древней философии
e. Нового времени и эпохи Просвещения
f. Современной философии

Question 40
Баллов: 1
Каким русским мыслителем был впервые сформулирован закон сохранения материи и энергии:
Выберите один ответ. a. М.Ломоносовым
b. Д.Менделеевым
c. П.Чаадаевым
d. Ф.Прокоповичем
e. Н.Бердяевым

Question 41
Баллов: 1
Известный мыслитель, представитель немецкой классической философии, автор идеалистической теории диалектики, применивший идеи развития к т.н. «абсолютной идее»:
Выберите один ответ. a. Л.Фейербах
b. И.Г.Фихте
c. Г.В.Гегель
d. И.Кант
e. Шеллинг

Question 42
Баллов: 1
Что первоначально означал термин “метафизика” в древнегреческой философии:
Выберите один ответ. a. введение в курс физики
b. курс физики повышенной сложности, для узкого круга профессионалов
c. после физики, то есть после учения о природе, а значит, о человеке и обществе
d. неправильные, ложные идеи физики
e. надприродное, надфизическое, оккультное и мистическое

Источник

Система и информация

Подсистема – часть системы, которую можно рассматривать как новую систему.

Любая система состоит из подсистем.

Границы рассматриваемой системы определяются целями, доступными ресурсами и окружением.

Состояние системы – фиксация совокупности доступных системе ресурсов, определяющих её отношение к ожидаемому результату или его образу.

Цель – образ несуществующего, но желаемого, с точки зрения задачи или рассматриваемой проблемы, состояния среды, т.е. такого состояния, которое позволяет решать проблему при данных ресурсах.

Задача – некоторое множество исходных посылок (входных данных к задаче), описание цели, определенной над множеством этих данных и, может быть, описание возможных стратегий достижения этой цели или возможных промежуточных состояний исследуемого объекта.

Проблема – описание ситуации, в которой определена цель, достигаемые результаты и, возможно, ресурсы и стратегия достижения цели (решения). Проблема проявляется поведением системы.

Если входные посылки, цель, условие задачи, решение или, возможно, даже само понятие решения плохо описываемы, формализуемы, то эти задачи называются плохо формализуемыми. Поэтому при решении таких задач приходится рассматривать целый комплекс формализованных задач, с помощью которых можно исследовать эту плохо формализованную задачу.

Структура – все то, что вносит порядок во множество объектов, т.е. совокупность связей и отношений между частями целого, необходимые для достижения цели.

Если структура или элементы системы плохо описываемы или определяемы, то такое множество объектов называется плохо или слабо структурируемым (структурированным).

Таково большинство правовых систем.

Система – это средство достижения цели или все то, что необходимо для достижения цели (элементы, отношения, структура, работа, ресурсы) в некотором заданном множестве объектов (операционной среде).

Основные признаки системы:

Деятельность системы может происходить в двух основных режимах: развитие ( эволюция ) и функционирование.

Функционированием называется деятельность системы без смены (главной) цели системы. Это проявление функции системы во времени.

Развитием называется деятельность системы со сменой цели системы.

При функционировании системы явно не происходит качественного изменения инфраструктуры системы; при развитии системы её инфраструктура качественно изменяется.

Читайте также:  Если не работает датчик коленвала какие признаки ваз

Развитие – борьба организации и дезорганизации в системе, она связана с накоплением и усложнением информации, её организации.

В развивающихся системах количественный рост элементов и подсистем, связей системы приводит к качественным изменениям (системы, структуры).

Если развивающаяся система развиваема за счет собственных материальных, энергетических, информационных, человеческих или организационных ресурсов внутри самой системы, то такие системы называются саморазвивающимися.

Под регулированием (системы, поведения системы, траектории системы) понимается коррекция управляющих параметров по наблюдениям за множеством состояний (траекторией поведения) системы с целью возвращения системы в нужное состояние, на нужную траекторию поведения системы.

Приведем основные способы классификации (возможны и другие критерии классификации систем).

Источник

Раздел 1: Общие понятия о системах.

Раздел 1: Общие понятия о системах.

Структура систем

Рассматривая любую систему, можно установить, что обязательными компонентами её всегда являются элементы и связи между этими элементами. По определению системы видно, что реализация в системе некоторых заранее заданных отношений с определенными свойствами представляет собой структуру системы.

Любая структура вообще (от лат строение или расположение) – это определенная взаимосвязь, взаиморасположение основных частей, характеризующих строение чего-либо.

Говоря о кибернетических системах необходимо указать на решающие значения для определения их структуры именно характера, способа, закона связи между элементами системы. При этом нужно подчеркнуть, что сами законы связи между элементами в свою очередь существенно зависят от свойств элементов.

Любой элемент системы может быть расчленен на большое количество составляющих элементов, вплоть до молекул, атомов, электронов. Поэтому кибернетики условились называть элементом системы такую её часть, которая выполняет определенную специфическую функцию и не подлежит дальнейшему расчленению, является как бы неделимой с точки зрения рассматриваемого процесса функционирования системы. Так при рассмотрении системы «предприятия», её элементами целесообразно считать такие подсистемы как отделы, цеха, склады и т.д. При рассмотрении системы «цех», элементами будут выступать станки, бригады рабочих и т.д. При рассмотрении системы «человек», будем рассматривать его органы движения, кровообращения, пищеварения, дыхания и т.д.

Следовательно. процесс разделения системы на элементы и само понятия элемента представляется весьма относительным и условным. Тем не менее, можно исходя из логических предпосылок и практической целесообразности достаточно удобно и четко выделить элементы систем таким образом, что они будут обладать определенным типовой внутренней структурой и представлять образования характеризующая более высокой устойчивостью, чем вся система в целом.

Элементы любых реальных систем являются некими физическими объектами, которые можно охарактеризовать их вещественным составом, потреблением энергии, габаритами, внутренней структурой, стоимостью и многими другими параметрами. Однако, с точки зрения их поведения в системе, в большинстве случае можно отвлечься от этих всех свойств элементов и характеризовать их только возможностями образовать те или иные виды связи, вещественных, энергетических и информационных с другими элементами из внешней по отношению системы средой.

Вещественные связи представляют собой каналы, по котором элементы системы или в системе целом, обмениваются между собой теми или иными веществами. Производственно-экономических системах – это каналы, по котором осуществляются снабжения сырьем, заготовка и отгрузка готовой продукции. В биологическом органихме это пути, по котором совершается обмен веществ.

Второй вид связи – энергетические – представляет каналы обмены различными видами энергии: механической, теплой, световой, электрической и т.п. Это теплопроводы, сети электроснабжения.

Третий вид связи, играющий основную роль в процессах управления – информационные связи, по котором передаются сигналы управления, команды, приказы и т.п. (управляющая информация) и сведения о состояния объекта и окружающей среды (осведомительная информация). Информационные связи обеспечиваются каналами оптической, электрической связей, радио связей и т.д. При управления механизмами информационные связи могут осуществляется и в виде механических тяг гидропривода или пневмапривода или другими способами обеспечивающими передачу сигнала управления.

Необходимо понимать, что все эти 3 вида связи существуют всегда неотделимо друг от друга, но в зависимости от того какой вид связи является определяющим можно отнести данную связь к одному из перечисленных виду.

Так реализацию связи сельхоз предприятия имеет последний поток зерна. Это явно вещественный поток (зерно) содержит себе элементы энергетической связи (тепловая энергия, заключенную в нагретом солнце зерне) и элементы энергетической связи (поток зерна несет в себе информацию о факте уборки урожая и количественных показателей этого процесса). В данном случае нас интересует одно: существенным является лишь вещественный поток.

Энергетическая связь сопровождается и переносом вещества – например, перенос массы горячей воды. Однако существенным здесь является только энергетический поток тепла, а перенос вещества и информации является неотделимым от него, но побочным фактором.

Информационные связи в свою очередь не могут осуществляться без вещественных или энергетических носителей. Например, при пересылки письма, пересылается вещество, то есть бумага. При передачи по телефону передается электромагнитная энергия, движутся частицы вещества, то есть электроны, однако в этом случае получателя не интересует не вещество, не энергия, а лишь информация, которая передается с помощью этих носителей. Возвращаясь к описанию элементов, как составляющих части системы, способна образовывать связи с другими элементами, можно сделать вывод, что основной характеристикой элемента в системе является его способность к установлению связи, то есть порождению (генерации) или восприятию (поглощению) множества связей определенного вида. В первом случае элемент выступает в роли источника или генератора связи. Во втором случае, в качестве приемника или поглотителя связи. Общие количество связей входящих или исходящих, который способен образовать элемент можно назвать его валентностью. Однако эта способность элемента, рассматриваясь вне системы, находится в потенциальном состоянии и актуализируется лишь только при включении их в системе.

Выходы элемента, формирующие исходящую связь, является его активными контактами. Входы элемента, то есть поглощающие связи, можно рассматривать как пассивные контакты. Те же контакты, которые могут и генерировать и поглощать связь, называют нейтральными.

Всё это позволяет при исследовании и синтезе систем пользоваться идеализированными моделями элементов и систем. Идеализированный элемент представляет некоторый абстрактный элемент, у которого отсутствует любые физические свойства, кроме способности реорганизации связи, кроме другими способными идеализированными элементами. Таким образом идеализированный элемент полностью определяется природой и направлением его связей.

Совокупность идеализированных элементов, объединенных необходимыми связями, образуют идеализированную модель системы, которую можно удобно и наглядно представить в виде графа или соответствующей матрицы связей.

Иерархия и виды систем

Так как любая система рассматривается как совокупность элементов, то она имеет, как правило, иерархическую структуру.

Иерархическую систему управления определяют как систему, имеющую многоуровневую структуру в функциональном, организационным или каким-либо иным плане.

При решении практических задач анализа в тех или иных систем достаточным оказывается выделение ограниченного числа ступеней иерархии. При этом системы низшего уровня являются подсистемами более высокого уровня, которые в свою очередь являются подсистемами систем ещё более высокого уровня и т.д. вплоть до так называемой «супер системы», находящихся на верхней ступени иерархической структуры. Так в качестве супер системы можно рассматривать экономическую систему страны. Подсистемами этой системой по функциональным признакам являются отрасли народного хозяйства, по признаку территориального деления – экономические системы областей. На следующих низших уровнях находятся министерства, производственные объединения, предприятия, цеха и т.д.

Обилие возможных связей между большим количеством подсистем, входящих в систему, наличие таких связей так между системами и подсистемами различных уровней (по вертикали), так и на одном уровне (по горизонтали), наличие перекрестных связей чрезвычайно затрудняет анализ систем как единого целого. При этом возникает понятие большой системы, под которой понимается такая система, которую практически невозможно исследовать, без выделения в ней более простых подсистем. После разделения большой системы, на ряд более простых систем, их начинают рассматривать как, до известной степени, независимые системы. Однако такая процедура разбиение большой системы в целях её анализа на отдельные простые компоненты во многих случаях оказывается несостоятельны. Дело в том, что существуют системы, функционирования компонентов которых, настолько взаимообусловлено и тесто связано, что изолирования рассмотрение последних либо просто невозможно, либо приводит к абсолютно не верным выводам. Такие системы называют сложные.

Типичным примером сложных систем является экономические системы, подсистемы которых, как правило, характеризуется на столько тесными двухсторонними связями, что в большинстве случае изолирование изучение этих подсистем может привести к неверным выводам.

Читайте также:  Признаки отравления едой у человека что делать

Сложной системой является система народного хозяйства в целом, отдельные отрасли народного хозяйства, фирмы, производственные объединения, промышленные и сельскохозяйственные предприятия.

Таким образом, основное отличие сложных систем от простых можно сформулировать так:

Простой называют такую систему, функционирования которой можно исследовать (в пределах поставленной задачи), как нечто целое, без разбиение её на более мелкие системы. Так работу двигателя автомобиля можно изучить автономно без самого автомобиля, на специальном стенде.

Большими и сложными называют системы с разветвленной структурой и значительным количеством взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. При этом считают, что большие системы переходят в сложные по мере усиления взаимодействия составляющих их компонентов, хотя такую границу между большими и сложными системами провести невозможно.

По характеру перехода из одного состояния другое, системы делят на:

Динамические называют такие системы, переход которых в новое состояние не может совершаться в мгновенно, а происходит в результате некоторого процесса, растянутого во времени.

Строго говоря, все системы являются динамические. Однако, практически можно пренебречь времени переходного процесса, если оно весьма мало, по сравнению с временем того или иного состоянию систем. Так систему «Выключатель – лампочка электрическая» можно отнести к статическим, по сколько время, которое проходит от момента поворота выключателя до зажигания или гашения лампы, измеряется долями секунды, что не своезмеримо мало, по сравнению с временем последующего нахождения в зажженном или погашенном состоянии.

Типичным примером динамической системы является любая экономическая система, которая никогда не может скачкообразно перейти в одно состояние в другое.

Кибернетика занимается в основном в изучении динамических систем, что отражено в частности в одном из её определению, как науки об управления сложными динамическими системами.

По своему происхождению, системы разделяются на:

К естественным системам относятся все системы, возникшие без участия человека.

К искусственным системам – системы спроектированные и построенные человеком.

Система и внешняя среда

Функционирования любой системы происходит в некоторой окружающей ее внешней среды не входящей в систему, но определенным образом, взаимодействующим с ним.

Эти воздействия (влияние) могут вносить направленный характер. Так, например, воздействие электрического тока, светового луча и т.д. Либо распределенный характер, например, общий тепловой нагрев, атмосферное давление, радиация.

Подобно связи между элементами системы, связи её со внешней средой, то есть воздействие внешней среды на систему и системы на внешнюю среду, могут носить вещественный, энергетический и информационный характер.

Рассмотрим, например человека, как систему, взаимодействующую с окружающей средой. Вещественные связи человека со средой, реализуемой процессом обмена веществ, заключается потреблением пищи, воды, кислорода и выделения не нужных и вредных для организма продукта.

Энергетические связи заключаются в поглощении тепла, радиации и отдачи тепла в окружающую среду.

Информационные связи состоят в непрерывном восприятии человека информации об окружающей среде, в частности от других членов общества и передачи информации другими людям в процессе общения с ними.

В общем все процессы в окружающей нас среде связаны между собой, при чем эти связи в ряде случаев, не смотря на их кажущуюся мало значимость, могут оказывать весь существенное воздействие. В качестве примера можно указать на актуальные экологические проблемы, связывающие человека и природу.

Таким образом, внешняя среда всегда оказывает влияние на любые системы. Однако в зависимости от степени и практической значимости этого влияния, кибернетические системы подразделяются на:

Процессы в открытых системах определяются влияниями внешней среды и сами оказывают на неё воздействие. Следовательно, их функционирование определяется как внутренней, так и внешней информацией, поступающей на вход системы. В качестве типичных видов открытых систем, можно назвать:

1)системы не полностью изолированные от внешней среды (с внешними возмущениями или неопределенностями)

2)системы, реагирующие на внешнее воздействие так, что это вызывает существенные изменение характера их поведения (например, организмы животных и растении и вообще различные самоорганизующие системы).

3)Системы, с которыми внешняя среда взаимодействует двухсторонне, то есть при воздействия на систему из вне, среда одновременно испытывает реакцию систему или воздействие с её стороны.

Закрытые или замкнутые системы – это системы, в процессе функционирования которых используется только та информация, которая вырабатывается внутри самой системы, так что все взаимодействия между элементами системы определяется процессами, протекающими внутри самой системы.

Системный подход

При изучении явлений и процессов в любых системах можно применять 2 подходы:

системный подход – который представляет собой исследование способов организации элементов системы в единое целое и взаимного воздействия процессов функционирования системы, её подсистем и элементов друг на друга.

Использование системного подхода в исследовании может получит достаточно полное и близкое к истинному представлению о процессах в сложных систем.

Характерными сторонами системного подхода и соответственно системного анализа, как метода исследования, является стремление учесть всю сложность присущую системе, в частности тесную связь между обилием фактов, определяющих ей поведение, неполную определенность поведения, развития системы, связанная с изменением свойств её компонентов.

Основным из способов исследования экономических систем, то есть системный подход позволяет осуществить разработку прицепов, на основе которых можно подойти не только в определении оптимального направления развития экономики, но и осуществить внедрения результатов оптимального планирования в хозяйственную практику.

Невозможно полностью охватить все стороны связи и опосредование приводит к тому, что при осуществления системного анализа с одной стороны есть стремление к максимальной полноте описания, а с другой стороны к разумному упрощению объекта.

Системный поход играет важнейшую роль не только при анализе действующих сложных систем, но и при реализации задач системы техники, то есть задач проектирования больших технических систем. Более широкое определение системы техники относит к сфере её приложений вопросы планирования, проектирования, оценки и конструирования человеко-машинных систем и составляющих их элементов. При этом определении систему-технику можно считать научной основой проектирования автоматизирования систем управления всех уровней. А системный анализ – основных методов решения этих задач.

Состояние системы

Движения систем

Преобразования системы

В соответствии с положениями диалектики развития материального общества, под движением принимается все происходящие в природе и обществе процессы.

Следовательно, можно говорить о химическом движении (синтезе и разложении химических соединений), органическом движении (жизненных процессов растений и животных), движение экономических систем и т.п.

Правило, согласно которому каждому элементу этого множества ставится в соответствие элемент другого множества называется оператором. Говоря о переходе в систему новое состояние, оператором будем называть правило в соответствие, с которым происходит этот переход. Значение переменной или величина, над которой совершается операция, вызывающая переход в новое состояние, называется операндом.

Новое значение переменной, то есть новое состояние, возникшая под действием оператора на операнд, носит название образа.

Под воздействия некоторого оператора происходит переходы для некоторого множества операндом. Множество переходов для множества операндов будет называться преобразованием.

Любую систему, в которой происходят те или иные изменения (преобразования), в результате которых множества реакций системы некоторым образом зависит от множества входящих воздействий, можно рассматривать как преобразователь реализующей некоторую заданную зависимость Y=f(x), где Y – множество реакций системы, а х – множество входящих воздействий.

Устойчивость системы

Под устойчивостью или стабильностью системы в широком смысле понимается свойство системы возвращаться в некоторое установившееся состояние или режим после нарушения какими либо внешними или внутренними факторами.

Система может характеризоваться весьма сложным поведением, непрерывно изменятся, но при этом некоторые ее параметры могут сохранять постоянные значения. В таком случае можно говорить об устойчивости системы относительно именно этих параметров.

Например, исследуя процессы в колебательном контуре, было установлено, что не зависимо от начальных значений напряжения и тока, независимо от того имеет ли место затухающие или незатухающие колебания, частота их в данном контуре всегда остается неизменной и определяется параметрами контура. Это дает права назвать колебательный контор системой устойчивой относительно частоты собственных колебаний.

По значению к понятию устойчивости близки понятии равновесия и стационарности (состояния равновесия, стационарный процесс). Однако эти понятия имеет более узкий, частный смысл. Таким образом, более узким, частным является и употребляемое иногда понятие устойчивости системы как способности её стремиться из различных начальных состояний к некоторому равновесному, стационарному состоянию.

Читайте также:  Падение давления у гипертоника признак чего

Основным содержанием теории устойчивости является:исследования влияния возмущающих воздействий на поведения системы, при этом под возмущающими факторами понимают силы обычно неизвестные заранее, которые как следствие своей неопределенности, так и в следствие относительной малости по сравнению с основными силами, не учитываются при описании движений системы.

Другим примером устойчивости поведения системы является ее цикличности.

Цикличным поведениемназывается такое, когда система при отсутствии возмущений периодически многократно проходит одну и ту же последовательность состояний – устойчивое множество состояний.

Относительно некоторого возмущения действующего на систему, её состояние равновесия (или цикл) может характеризоваться несколькими типами устойчивости.

Если система возвращается в состояние равновесия при любых возможных воздействиях на неё (при любых возмущениях), то равновесия называют абсолютно устойчивым. Например, маятник.

Если система, при возмущениях возвращается в состояние равновесия только из некоторой области, то равновесие называют устойчивой относительно этой области. Здесь примером может быть кирпич, который если чуть-чуть наклонить, то вернется в свое состояние, а если сильно наклонить, то упадет.

Если после воздействия на систему она сохраняет новое состояние, вызванное этим воздействием, то систему называют безразлично устойчивой. Простейшим примером является однородный круглый диск, укрепленный на оси, проходящий через его центр.

Во всех остальных случаях, система является не устойчивой.

В сложных кибернетических системах в зависимости от характера исследуемых задач и типа возмущения предлагается применять различные методы определения устойчивости (критерии устойчивости). Одним из таких методов, получившее широкое распространение, является определение устойчивости предложенным ученым Ляпуновым: предполагается, что некоторый объект (система автоматического управления) описывается системой дифференциальных уравнений.

Устойчивость поведения систем, как правило, является положительным свойством, обеспечивающим их нормальное целенаправленное функционирования и сохранения целостности в экстремальных условиях. Однако, в ряде случаев, устойчивость отражает инертность, косность системы, ограничивающую возможность управления ими.

Устойчивость является свойством всей системы в целом, а не в какой либо отдельной её части. Система, состоящая из нескольких устойчивых подсистем, может оказаться неустойчивой и наоборот: при объединения некоторого количества неустойчивых подсистем, может возникнуть устойчивая система, в зависимости от способа такого объединения.

С понятием устойчивости тесно связано понятие гомеостаза или гомеостазиса (от греч гомео – равный, стазис – состояние), применяемое вначале в биологии, где оно обозначало поддержание постоянства существенных параметров организма (температура, давление, состава крови и т.д.). В настоящее время гомеостазисом называют свойство системы, при взаимодействии со внешней средой, сохранять существенные параметры в некоторых заданных пределах.

Для иллюстрации явления гомеостазиса английским нейрофизиологом У.Р. Эшби была построена аналоговая модель, названая им гомеостатом, содержащая 4 вращающиеся магнита, изменяющих при своем вращении сопротивления 4ьох жидкостных потенциометра.

Моделирование

Основные виды моделей

При подробно детализированной классификации различают более 10 классов и подклассов моделей. Однако, достаточно четкое представление о главных отличительных чертах моделей дает разделение на 4 основные вида:

Геометрические модели представляет некоторый объект геометрически подобный к своему прототипу (оригиналу). Геометрические модели дают внешнее представление об оригинале и большей части служат для демонстрационных целей. К этому виду моделей можно отнести слепки, выполненные в натуральную величину из того же материала, что и оригинал или с другого материала (копия скульптуры, демонстрационная модель детали машины, муляжи плодов и т.п.). Чаще, однако, модели выполняются в другом масштабе (макет здания, модель корабля, рельефная карта местности), а в реале случаев и с изменением мерности пространства, а именно 2ух мерная плоская карта в 3ьох мерной местности, 2ух мерный чертеж 3ьох мерных деталей и т.п.

В основе построения геометрических моделей без изменения мерности пространства лежит определение подобие геометрических объектов, которое гласит, что 2 геометрических объекта считаются подобными, если при соответствующим взаимном расположении можно добиться их совпадения при однородной деформации линейных размеров, то есть при изменения размеров в одно и тоже число раз.

По сколько при построении геометрических моделей основную роль играет их геометрическое подобие, а не процессы функционирования, то кибернетики, изучающие процессы управления, эти модели могут иметь лишь подсобное значение (вспомогательное).

Физические модели отражает подобие между оригиналом и моделью не только с точки зрения их формы и геометрических соотношений, но и с точки зрения происходящих в них основных физических процессов.

Физически подобными называются явления геометрически подобные системам, при которых в процессе их функционирования, отношения характеризующих их одноименных физических величин в сходных точках являются постоянной величиной.

При физическом моделировании модель и её прототип всегда является объектами, имеющие одинаковую физическую природу. Примерами использования методов физического моделирования являются:

1) определение аэродинамических свойств летательных аппаратов, путем «продувки» их моделей в аэродинамической трубе

2) исследования предполагаемого поведения гидротехнических сооружения (платин, дамб, шлюзов и т.п.) путем натуральных испытаний аналогичных объектов значительно меньших размеров

3) исследования на моделях особенности работы атомных реакторов, радиопередающих антенн, линий электропередач и т.п.

При этом всегда изменяются не только геометрические размеры моделей, но и соответственно другие физические параметры. Так при построении модели платины в 1/10 натуральной величины в 10 раз уменьшается и давление на нее воды. При моделировании радиопередающей антенны соответственно изменяется длина волны, напряжение, сила тока и т.п.

Предметно-математические модели. Еще более широкие возможности моделирование сложных процессов и явлений открываются при использовании метода предметно-математического моделирования, рассматриваемого иногда как разновидность физического моделирования, при котором снимается требование тождественности физического природы оригинала и его модели. Этот метод предполагает лишь тождественность математического описания процессов в оригинале и модели, хотя эти процессы и могут развиваться на совершенно отличной материальной основе.

В таком определении предметно-математическая модель представляет материальную систему, в которой происходят иные физические процессы, чем в оригинале, но и те и другие могут быть описаны одинаковыми или подобными математическими выражениями.

Модели, которые могут быть построены на основе непосредственной связи (аналогии) между величинами, характеризующие физически различные явления относят к предметно-математическим моделям прямой аналогии. Моделирование при этом осуществляется реальными вещественными системами, явлением которых описываются одними и теми же уравнениями и следовательно в определенном отношении эти явления изоморфны друг к другу.

В отличие от них, к предметно-математическим моделям непрямой аналогии относят различные типы вычислительных машин.

По характеру представления величин (машинных переменных) все средства вычислительной техники делятся на 2 основных класса:

— цифровые вычислительные машины

Логико-математические модели. Под логико-математическими моделями, которые называют так же формальными, математическими, логическими моделями понимают абстрактные описания объектов с помощью знаков. Таким образом, логико-математическая модель, которую далее мы будем называть математической моделью, представляет некоторую совокупность уравнений или неравенств, таблицы, матрицы и другие способы математического описания тех или иных явлений и процессов.

Следовательно, такая модель фиксируется особой математической структурой отражающей свойства объекта, проявляемым им конкретным условием его существования, движения и развития.

К математическим моделям относят модели математической физики, квантовой механики, структурной лингвистики и т.п. Важным классом этих моделей являются экономико-математические модели различных модификаций.

Понятие о «черном ящике»

При постановки и решении задач моделирование сложных систем удобно пользоваться понятием «черного ящика».

Черным ящиком называют систему, внутреннее содержание которое наблюдателю неизвестно, а доступными ему являются только входы и выходы в систему.

Если осуществлять достаточно длинный эксперимент, который будет заключаться в реализации различных наборов входных воздействий x1, x2…xn и наблюдений, имеющих место при этих реакций у1,у2..уn. И далее сопоставить и проанализировать результаты этого эксперимента, то не смотря на незнание внутренней структуры наблюдаемой системы, можно составить более или менее правильное представление по её поведении в разных условиях. Это дает возможность путем экстраполяции осуществлять и относительно давать достоверное предсказание поведения системы в непроверенных условиях.

Метод черного ящика хорошо используется на практике в различных ситуациях. Во-первых, нас может совершенно не интересовать внутренняя структура системы, а важным является только её поведение. Например, телезритель, как правило, пока телевизор исправим не интересуется его схемой и взаимодействия его элементов, то есть телевизор является для телезрителя черным ящиком, о роботе которого он судит по входным воздействиям (включение питание, изменение положением регулятора яркости, громкости звука и т.п.) и соответствующим реакциям данного черного ящика (качества звука и изображения)

Раздел 1: Общие понятия о системах.

Источник