1.2. Понятие и свойства системы, системы управления.
Под системой понимается совокупность связанных между собой и внешней средой элементов или частей, функционирование которых направлено на получение конкретного полезного результата [2]. В соответствии с этим определением практически любой объект, стремящийся в своем функционировании к достижению определенной цели, можно рассматривать как систему. Примеры: Единая система технологической подготовки производства, Единая энергетическая система управления, Единая система государственных стандартов, Государственная автоматизированная система выборов, Система уравнений и т.д.
Познать систему – это, раскрыть ее сущность, состав, структуру, функции, факторы, обеспечивающие целостность системы, коммуникации с внешней средой. Любую систему можно расчленить на конечное число частей, называемых подсистемами, каждую из которых в свою очередь можно разделить на конечное число более мелких подсистем, вплоть до получения подсистем одного уровня - так называемых элементов системы.
Состояние системы в каждый момент времени характеризуется определенными значениями, существенными с точки зрения решаемой задачи, параметрами системы.
Структура системы - это понятие, характеризующее способ организации элементов в систему с определенными свойствами путем установления между ними взаимосвязей. Структура и свойства элементов определяют индивидуальные характеристики системы и позволяют рассматривать ее как целостное образование. Структурированность системы определяет наличие установленных связей и отношений между элементами внутри системы, распределение элементов системы по уровням иерархии. Элемент - минимум структуры, образующая единица системы, или части, или компоненты системы, условно считающиеся неделимыми. Связь - это то, что соединяет элементы и их свойства. Элемент системы может принимать ряд конкретных значений, поэтому говорят, что система – это совокупность взаимосвязанных переменных. Со временем могут изменяться не только значения переменных, но и связи между ними. Следовательно, множество состояний системы отображается во множестве значений переменных и связей между ними.
Свойство - качество, позволяющее описывать систему и выделять ее среди других систем. Свойство характеризуется совокупностью параметров, одни из которых могут иметь количественную меру, другие лишь качественные. Для системы характерны следующие основные свойства: сложность, делимость, целостность, многообразие, структурированность. Сложность системы зависит от множества входящих в нее элементов, их взаимодействия, сложности внутренних и внешних связей и их динамичности. Делимость системы означает, что она состоит из ряда подсистем или элементов, выделенных по определенному признаку, отвечающим конкретным целям и задачам. Целостность системы проявляется в том, что ее свойства могут качественно отличаться от свойств составляющих элементов. Например: радиоприемник можно представить как систему, элементами которой являются радиодетали (транзисторы, резисторы, конденсаторы) электрически связанные определенным образом. Каждую деталь можно описать некоторыми свойствами, однако ни одна из них не обладает свойствами радиоприемника - воспринимать и преобразовывать электромагнитные колебания в звуковые сигналы. Таким образом, система - это не сумма составляющих ее частей, а целостное образование с новыми свойствами, которыми не обладают ее элементы.
Под управлением, в общем виде, понимается совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение работы управляемого объекта в соответствии с поставленной целью. Управление осуществляется человеком или группой людей и предполагает достижение заранее заданных целей. Как правило, в процессе управления реализуется определенная схема, формируется управляющее воздействие для минимизации отклонения между заданной целью и достигнутым уровнем. Любой целенаправленный процесс, происходящий в технической системе, живом организме или выполняемый человеком, представляет собой организованную совокупность операций, которые можно разбить на 2 группы: рабочие операции и операции управления.
Рабочие операции - это действия, необходимые непосредственно для выполнения процесса в соответствии с природой, законами и определяющими этапами. Например, процесс обработки детали на токарном станке состоит из таких рабочих операций: закрепление детали, подача резца, снятие стружки. Для достижения цели процесса рабочие операции должны организоваться и направляться действиями, операциями управления. Так в процессе токарной обработки детали совершаются такие операции управления: своевременное включение, выключение станка; поддержание заданного числа оборотов; направления движения резца. Совокупность операций управления образует процесс управления.
Система, в которой осуществляется процесс управления, называется системой управления (СУ). Отличительным признаком системы управления с позиции кибернетики является наличие определенного количества входов и выходов, с помощью которых система воспринимает внешнее воздействие и реагирует на них путем изменения своего состояния или воздействия на окружающие предметы. Вход системы – это необходимые элементы для протекания процесса в системе и изменяется в нем (оборудование, ресурсы, информация и др.). Выход системы – это результат или конечное состояние работы системы. Зная входы и выходы системы управления, можно рассматривать процесс управления, даже не зная структуру самой системы управления, т.е. считая систему управления «черным ящиком» [38].
Любую систему можно представить в виде взаимосвязанных элементов: объекта управления и управляющего органа (рис.1). Объект управления (исполнительная система) - это элемент системы управления, которому оказывается управляющее воздействие с целью достижения цели управления (станок, машины, агрегат, бригада, цех, предприятие, организация).
Цель управления
