1.1.3. Связность сигналов и элементов в ОиЛзЭс

В основе СТ ОиЛзЭС лежит простая идея связности сигналов и элементов, которая служит наиболее существенной качественной характеристикой системы. Любая модель ОиЛзЭС, и особенно математическая, описывает систему как некоторый набор связных основных множеств [12,22,23,26-40]. С исчезновением связности становится невозможным представление ОиЛзЭП как системы, поскольку понятие системы подразумевает наличие чего-то, находящегося в некотором отношении (или как-то связанного) с чем-то. При анализе ППС в ОиЛзЭС различают структурную и поведенческую (функционально-преобразующую) связность. Структурная связность описывает структуру системы и, прежде всего, характеризует упорядоченность, т.е. конфигурацию (относительное расположение) элементов и соотношения между совокупностями сигналов. С помощью отношений поведенческая (функционально-преобразующая) связность задаёт связи между сигналами, определяемые поведением (функционированием) ПЭ. Все связи задаются как вербально, так и с помощью формализованных схем, отношений и отображений на основных множествах. Свойства связей описываются аксиомами, характеризующими свойства отношений и отображений, и отображаются в рамках когорты основных, семейства базовых, трибы рабочих, рода композиционных, вида типовых и вариации реализуемых схем. Достаточно полное описание ОиЛзЭС предполагает построение набора различных моделей, каждая из которых отражает лишь некоторые аспекты системы. Структурную связность обычно идентифицируют в рамках документных концептуально-знаковых моделей и, прежде всего, классических структурных, функциональных и принципиальных схем, а также графовых математических моделей. Поведенческую (функционально-преобразующую) связность задают с помощью внешней и внутренней математических моделей поведения (см. 1.4 – 1.6).

В последнее время наметилось эффективное применение теории систем для решения задач оптико- и лазерно-электронного приборостроения. Одной из областей приложений идей и методов системного анализа (в узком смысле на базе ЭВМ) является автоматизированное проектирование ОиЛзЭП, когда объект проектирования всегда рассматривается как система [12,18-20]. При этом с точки зрения СТ ОиЛзЭС различные инженерные решения по разработке отдельных звеньев и всей системы проверяются на функционирование с помощью КмптрПредмТеорМ (см. 1.3.3) на основе цифровой электронной компьютерно-предметной модели (цифровой ЭВМ). Поведение последней, в свою очередь, описывается расчётной компьютерно-математической моделью, которая строится в рамках компьютерной реализации теоретической модели системы (см. 1.4, 1.5).

В зависимости от степени элементной детализации выделяют три слоя автоматизированного проектирования ОиЛзЭП. В рамках модельных представлений первого системотехнического слоя проектируемый прибор (приборный подкласс ПредмФзчМ сложной системы) идентифицируется с помощью де-факторного и подобно-факторного основных семейств, которые функционируют в рамках одной из трёх главных конструкторско-статической, полунатурной и натурной когорт (рис. 1.3, см. 1.3.1). При этом каждый предметно-физический класс состоит из совокупности композиционных родов (звеньев), т.е. подсистем второго слоя. Внутри второго схемотехнического слоя все проектируемые звенья рассматриваются в виде набора базовых видов преобразующих элементов (подсистем третьего слоя), т.е. объектива, модулятора, электромеханического устройства и т.п. Анализируя эти три слоя в рамках модельного синтеза ОиЛзЭС (см. главу 4), на каждом этапе необходимо использовать модельные представления из соответствующих графовых окон. Кроме того, следует ставить вопрос о возможности применения в автоматизированном проектировании других реализаций КмптрПредмМ, и прежде всего оптических компьютерных моделей (см. 1.3.3).

Первоначально теория систем развивалась для изучения явлений, связанных с передачей электрических сигналов [1-6,8,9,12]. При этом вопросы структурной и поведенческой связности явно не выдвигались на передний план в теории электрических цепей и электронных систем. Эта теория была детально разработана для описания и анализа свойств (прежде всего устойчивости) динамических систем, изменяющих свое состояние со временем. В широком смысле динамическая система представляет собой произвольную физическую систему, поведение которой описывается совокупностью дифференциальных уравнений, содержащих производные по времени. К таким системам на практике относятся обладающие, как правило, обратной связью технические объекты с развивающимися с течением времени взаимодействиями сигналов и элементов, как например, система автоматического регулирования или управления, радиотехническая система.

В оптике процесс распространения излучения описывается с помощью волнового уравнения, содержащего вторую частную производную по времени, так что формально любой оптический ПЭ является динамической системой. Однако динамика его "оптического поведения" – это динамика распределённых систем, описываемых уравнениями в частных производных. Она настолько сложна и мало изучена, что успехи её исследования относятся к области квантовой электроники и физики твердого тела (лазеры, оптические управляемые транспаранты, приёмники излучения (ПИ)). Например, при анализе процесса развития генерации в лазере существенную роль играют переходные процессы, которые обусловлены положительной оптической обратной связью, реализуемой с помощью зеркал резонатора. В то же время, общее практическое значение ОиЛзЭС с оптической обратной связью пока еще не велико и в подавляющем большинстве случаев динамика их поведения сводится к генерации, модуляции и приему оптического излучения.

Поэтому собственно оптический ПЭ можно рассматривать как стационарную систему, состояние (поведение) которой не меняется с течением времени. В АлгМ СтацС P не зависит от t. При этом динамика поведения ОиЛзЭС определяется динамическими свойствами источника излучения, модулирующих элементов, ПИ и электронного тракта. Всё это накладывает соответствующие ограничения на характер модели ОиЛзЭС.