Лекция 3. Различные классификации систем Классификация по происхождению

По происхождению системы можно разделить на группы: искусственные, естественные, смешанные (рис. 10).

Определение 1. Искусственные системы – системы, созданные человеком.

Определение 2. Естественные системы – системы, возникшие в природе без участия человека.

Определение 3. Смешанные системы – системы, объединяющие искусственные и естественные подсистемы.

Рис.10

Орудие – техническое приспособление, предназначенное для выполнения определенной работы или действия.

Механизм – внутреннее устройство прибора, приводящее его в действие.

Машины – механическое устройство, совершающее определенную работу с преобразованием энергии, материалов или информации.

Автомат – машина, после включения самостоятельно выполняющая ряд заданных операций.

Робот – автомат, осуществляющий действия, подобные действиям человека.

Искусственный интеллект – автомат, моделирующий отдельные функции творческой (мыслительной) деятельности человека.

Живые системы – системы, в которых присутствуют обмен веществ, обмен информацией, окислительно-восстановительные процессы.

Неживые системы – этими признаками не обладают.

Экологические системы – совокупность живых и неживых систем (моря, реки, горы).

Социальные системы – общности людей, объединенных по территориальному, географическому, политическому, производственному и другим принципам (город, село, государство, цех, завод и т.д.).

Смешанная система – система, имеющая искусственные и естественные подсистемы.

Биотехнические системы – системы, в которых в качестве подсистем

присутствуют люди, механизмы, машины и т.д.

Эргономические системы – объединения трудовых коллективов для выполнения определенной работы.

Организационные системы – совокупность биотехнических систем, организованных в определенную систему.

Автоматизированные системы – организационные системы с элементами автоматического управления, реализованными при помощи вычислительных машин.

Классификация по типам оператора s системы

Если рассмотреть систему как ящик с входами и выходами, то за оператор S принимают некоторое правило или действие, преобразующее входные переменные в выходные (рис. 11).

Рис. 11

Черный ящик означает, что оператор S неизвестен.

Непараметризованный класс означает, что существует информация о свойствах оператора S, например, известно, что S – монотонная функция, дискретная или непрерывная и т.п., но не известен конкретный вид оператора.

Параметризованный класс означает, что известна параметрическая модель системы, т.е. можно записать зависимость между входом Х и выходом Y, и в зависимости присутствует конечное число параметров : , но значения параметров неизвестны.

Белый ящик означает, что известна параметрическая модель системы (т.е. определена функциональная зависимость между входом и выходом) и параметры модели.

Классификация по способам управления системой

Система, управляемая извне – система, подсистема управления которой не находится внутри самой системы (рис. 12).

Рис. 12

Независимо от того, включен ли в систему и вынесен ли из нее управляющий блок, можно выделить четыре основных типа (способа) управления.

1. Управление без обратной связи – известен путь достижения системой своей цели (т.е. фазовая траектория цели). Если известен путь, то также известно – управление системой для достижения цели. В этом случае управление осуществляется без учета развития событий (рис. 13). Примеры: стрельба по цели, работа вычислительной машины, рост зародыша, реализация инвестиционных проектов и т.д., управление государством в условиях жесткой диктатуры власти.

Рис. 13

2. Регулирование. В некоторых случаях процессы на неуправляемых входах (т.е. воздействие ) отличаются от ранее предполагаемых либо существенным оказывается действие неучитываемых факторов, которые изменяют траекторию движения системы. Пусть – текущая траектория движения, – начальная предполагаемая траектория движения. Тогда разность характеризует величину отклонения системы от начальной предполагаемой траектории. Если по величине этой разности можно определить величину управляющего воздействия , которое вернет систему на заданную траекторию, то такое управление называется регулированием.

Примеры: движение автомобиля, управление инвестиционными проектами, сопровождающееся незначительными дополнительными действиями для реализации проекта – дополнительное финансирование, изменение материальных ресурсов и т.д., индексирование заработной платы, изменение величины налогов и пр.

3. Управление по параметрам – если отклонение настолько велико, что регулирующего воздействия не достаточно, чтобы вернуть систему на исходную траекторию, то в целях возврата системы на исходную траекторию необходимо внести изменения в параметры функционирования системы. Такое управление называется управлением по параметрам.

Примеры: изменение параметров движения автомобиля, изменения в составе правительства, руководства и менеджеров фирмы и т.д.

4. Управление по структуре – в некоторых случаях и управление по параметрам становится недостаточным для возвращения системы на исходную траекторию. В этих случаях возможно достижение системой цели, если произвести изменения структуры системы.

Примеры: установка дополнительного оборудования на автомобиль, изменение структуры компании, государственного строя, структуры управления.

Самоуправляемая система – система, подсистема управления которой находится внутри самой системы.

Примеры: вуз, государство, человек, автопилот самолета и т.д.

Автоматическое регулирование. Регулирование осуществляется согласно жестко регламентированному алгоритму посредством некоторого устройства.

Примеры: поплавковая система регулирования подачи воды, стиральная машина-автомат, простейшие бытовые, игровые и производственные автоматы, большинство процессов, происходящих в живых и растительных организмах.

Программное управление – управление происходит по программе.

Примеры: все приборы, техника со встроенными процессорами, процедуры в пакетах прикладных программ и т.д.

Параметрическая адаптация – система сама меняет параметры.

Примеры: изменение цвета и формы животных и растений в зависимости от времени суток, автоматическая настройка параметров в компьютере и т.д.

Самоорганизация (или структурная адаптация) – изменение структуры системы под влиянием внутренних импульсов.

Примеры: мутация живых организмов, вирусов, видовые изменения животного мира в результате эволюции и т.д.

Смешанная система – присутствуют элементы управления извне и самоуправления, наиболее часто встречающийся вид систем.