Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1_8_10_2007 (4).doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
17.11.2018
Размер:
85.5 Кб
Скачать

Глава 1.Общие сведения о системах

1.1 Основные понятия

Под системой понимают комплекс взаимосвязанных объектов. Объекты, из которых состоит система, называют её элементами. Элемент и система являются относительными понятиями. Элемент может одновременно являться системой меньших элементов, а система, в свою очередь, может быть элементом некоторой большей системы. Например, некоторая машина – это система, образованная своими элементами, и в то же время эта же машина может быть элементом некоторого предприятия. Совокупность элементов системы, играющих в системе определённую роль, называют её подсистемой. Система может быть разделена на подсистемы различной сложности.

Можно провести классификацию систем по принципу их происхождения, например, как показано на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Классы систем

Один из основных признаков системы заключается в том, что система – всегда нечто большее, чем сумма составляющих её элементов. Это объясняется тем, что наиболее важные свойства системы зависят от характера и числа связей между её элементами и подсистемами. Разнообразие связей означает, что есть связи разного «веса» и «силы». Различают связи первого, второго и третьего порядка или, соответственно, – функционально необходимые связи (например, без подвода электроэнергии электродвигатель работать не может); дополнительные связи, присутствие которых существенно меняет какую-либо характеристику системы (например, добавки небольшого количества ингибитора коррозии в технологическую среду существенно снижает скорость коррозии оборудования и сокращает коррозионные потери металла); излишние и противоречивые связи.

Технические системы окружены другими системами, т.е. внешней средой. Окружение (окружающая среда) системы теоретически включает всё, что не входит в данную систему. Практически мы ограничиваемся реальным окружением, которое включает только те элементы окружения, которые имеют связи с элементами системы: геосферу (а именно, воду и сушу), биосферу, техносферу, атмосферу и климат (погоду).

Особенно важным для технических систем (а также для людей) является отношение с системой геосфера, без которой они не могут функционировать. При перемещениях в пространстве приобретает значение Солнечная система как часть реального окружения технической системы.

Биосфера включает все организмы (людей, животных и растения) и места их обитания. Из гео-, био- и атмосферы могут быть построены различные экосистемы. В них происходят необходимые для жизни процессы преобразования материи, энергии и информации. При разработке и осуществлении любых технических решений следует не нарушать равновесия этих систем.

Техносфера включает все технические системы, созданные людьми.

Воздействие внешней среды на систему проявляется через связи, называемые входами системы (обычно обозначают Х); воздействие системы на внешнюю среду – через связи, называемые её выходами (обозначают Y). Входы и выходы системы включают все виды связей с окружающей средой: желательные и нежелательные (помехи), связи материального, энергетического и информационного характера.

Системы, имеющие входы и (или) выходы, считают открытыми, а не взаимодействующие со средой – закрытыми. Связи между выходами и входами системы (подсистемы) называют обратными. В системе могут возникать обратные связи с разным знаком действия – положительные и отрицательные.

Элементы системы или её подсистемы, связанные положительной обратной связью, склонны, если их не ограничивают другие связи, взаимно усиливать друг друга, создавая неустойчивость в системе.

Отрицательные обратные связи обеспечивают способность систем к стабилизации их состояния.

Состоянием системы в данный момент времени называют совокупность всех характеристик каждого элемента системы и связей в ней в этот момент времени T0. Два состояния системы могут быть одинаковыми или различными. Различие между состояниями называется их разностью. Разность возникает при переходе системы из одного состояния в другое. Разность может быть дифференциальной (когда имеет место непрерывный переход к следующему состоянию) либо дискретной.

Различают два класса характеристик, описывающих состояние системы в рассматриваемый момент времени: показатели, относящиеся к описанию структуры системы, т.е. так называемое структурное состояние системы, и остальные показатели, обусловливающие функциональное состояние системы.

Целью создания технических систем является вполне определённое их поведение. Целенаправленное поведение системы часто называют функцией. В этом случае под функцией понимают некоторую стабильную способность к определённым действиям, что обеспечивается лишь правильным поведением системы, так как, вообще говоря, система может функционировать и неправильно.

В процессе функционирования технических систем может меняться её состояние. Такие системы называют динамическими. Всякое изменение состояния системы называют её движением.

Знание основных свойств систем позволяет достаточно уверенно выделять в них наиболее важные элементы и наиболее существенные связи, определяющие главные тенденции изменений состояния систем под разными воздействиями.

Для того, чтобы выделить действительно существенные переменные, нужно достаточно хорошо знать структуру связей и элементы системы. Часто применяют приём разделения сложной системы на более простые подсистемы, иногда нескольких уровней. Описание связей между важнейшими подсистемами системы представляет собой структуру системы.

Понятие структура характеризует внутреннюю организацию, порядок и построение системы. Таким образом, функционирование системы задаётся её структурой. Относительно замкнутая система с заданной структурой функционирует однозначно. Функционирование же не определяет структуру однозначно. Одна и та же функция может быть реализована различными структурами.