17. Количественные методы формирования описания системы

Количественные методы формирования описания системы основаны на использовании численных данных и измерений для анализа и описания системы. Они позволяют получить количественные характеристики и параметры системы, что позволяет более точно и объективно описать ее состояние, свойства и процессы.

Измерения и наблюдения: Этот метод включает сбор и анализ данных, полученных измерениями и наблюдениями системы. Могут использоваться различные инструменты и приборы для получения количественных данных о различных параметрах системы, таких как температура, давление, скорость, время и другие физические величины.

Статистический анализ данных: Для количественного описания системы может быть применен статистический анализ данных. Статистические методы позволяют обработать и интерпретировать собранные данные, определить распределения, связи и зависимости между переменными, а также провести анализ рисков и неопределенности.

Математическое моделирование: Математическое моделирование позволяет описать систему с помощью математических уравнений и моделей. Модели могут быть разработаны для предсказания поведения системы, оценки ее производительности, оптимизации параметров и принятия решений. Математические модели могут быть аналитическими, численными или имитационными.

Системный анализ и оптимизация: Количественные методы системного анализа и оптимизации позволяют определить оптимальные значения параметров системы или целей, которые нужно достичь. Эти методы могут включать линейное программирование, динамическое программирование, теорию управления, методы оптимизации и другие алгоритмы для решения задач оптимизации и принятия решений.

Моделирование и симуляция: Моделирование и симуляция позволяют создать компьютерные модели системы и провести эксперименты для получения количественных данных о ее поведении. Это может включать моделирование физических систем, экономических моделей, компьютерное моделирование процессов и другие методы с использованием вычислительной техники.

При создании и эксплуатации сложных систем требуется проводить многочисленные исследования и расчеты, связанные с:

-оценкой показателей, характеризующих различные свойства систем;

-выбором оптимальной структуры системы;

-выбором оптимальных значений ее параметров.

Сложность реальных систем не позволяет строить для них «абсолютно» адекватные модели. Наиболее пригодными являются следующие уровни абстрактного описания систем:

символический, или, иначе, лингвистический;теоретико-множественный;абстрактно-алгебраический;логико-математический;теоретико-информационный;динамический;

18. Кибернетический подход к описанию системы

Кибернетика – наука об общих законах управления в природе, обществе, живых организмах и машинах, изучающая информационные процессы, связанные с управлением динамических систем. Кибернетический подход – исследование системы на основе принципов кибернетики, в частности с помощью выявления прямых и обратных связей, изучения процессов управления, рассмотрения элементов системы как неких «черных ящиков» (систем, в которых исследователю доступна лишь их входная и выходная информация, а внутреннее устройство может быть и неизвестно).

Кибернетика практикует информационный подход к исследованию процессов управления, который выделяет и изучает в объектах исследования различные виды потоков информации, способы их обработки, анализа, преобразования, передачи и т.д. Под управлением в самом общем виде понимается процесс формирования целенаправленного поведения системы посредством информационного воздействия, вырабатываемого человеком или устройством.

Выделяют следующие задачи управления:

задача целеполагания – определение требуемого состояния или поведения системы;

задача стабилизации – удержание системы в существующем состоянии в условиях возмущающих воздействий;

задача выполнения программы – перевод системы в требуемое состояние в условиях, когда значения управляемых величин изменяются по известным детерминированным законам;

задача слежения – обеспечение требуемого поведения системы в условиях, когда законы изменения управляемых величин неизвестны или изменяются;

задача оптимизации – удержание или перевод системы в состояние с экстремальными значениями характеристик при заданных условиях и ограничениях.

Сточки зрения кибернетического подхода управление линейная система рассматривается как совокупность процессов обмена, обработки и преобразования информации. Кибернетический подход представляет линейную систему как систему с управлением, включающую три подсистемы: управляющую систему, объект управления и систему связи.

Управляющая система совместно с системой связи образует систему управления. Система связи включает канал прямой связи, по которому передается входная информация {x} и канал обратной связи, по которому к управляющей системе передается информация о состоянии объекта управления {y}. Информация об управляемом объекте и внешней среде воспринимается управляющей системой, перерабатывается в соответствии с той или иной целью управления и ввиде управляющих воздействий передается на объект управления. Использование понятия обратной связи является отличительной чертой кибернетического подхода