Строение, виды и свойства систем управления

Введение

Понятия «система» и «системность» играют важную роль в современной науке и практической деятельности. Интенсивные разработки в области системного подхода и теории систем ведутся, начиная с середины XX в. Однако само понятие «система» имеет гораздо более давнюю историю. Первоначально системные представления формировались в рамках философии: еще в античности был сформулирован тезис о том, что целое больше суммы его частей. Древние философы (Платон, Аристотель и др.) толковали систему как мировой порядок, утверждая, что системность - свойство природы. Позднее И. Кант (1724-1804) обосновал системность самого процесса познания. Принципы системности активно исследовались и в естественных науках. Наш соотечественник Е. Федоров (1853-1919) в процессе создания науки кристаллографии пришел к выводу о системности природы.

Принцип системности в экономике сформулировал А. Смит (1723-1790), сделавший вывод, что эффект действия людей, организованных в группу, больше, чем сумма одиночных результатов.

Формирование системных представлений

Различные направления исследований системности позволили сделать вывод о том, что это свойство природы и свойство деятельности человека (рис. 2.1).

Рис. 2.1

Теория систем служит методологической базой теории управления. Это относительно молодая наука, организационное становление которой произошло во второй половине XX в. Родоначальником теории систем считается австрийский ученый Л. Берталанфи (1901 - 1972). Первый международный симпозиум по системам состоялся в Лондоне в 1961 г. Первый доклад на этом симпозиуме сделал выдающийся английский кибернетик С. Бир, что можно считать свидетельством гносеологической близости кибернетики и теории систем.

Центральным в теории систем является понятие «система» (от греч. systema - целое, составленное из частей, соединение). Система - объект произвольной природы, обладающий выраженным системным свойством, которым не обладает ни одна из частей системы при любом способе ее членения, не выводимом из свойств частей.

«Система - это целостная совокупность взаимосвязанных элементов. Она имеет определенную структуру и взаимодействует с окружающей средой в интересах достижения поставленной цели».

Данное определение позволяет выявить следующие базисные понятия:

· целостность;

· совокупность;

· структурированность;

· взаимодействие с внешней средой;

· наличие цели.

Они представляют собой систему понятий, т.е. внутреннюю организацию некоторого устойчивого объекта, целостность которого и есть система. Сама возможность выделения в поле исследования устойчивых объектов определяется свойством целостности системы, целями наблюдателя и возможностями его восприятия действительности.

Рассмотрим некоторые основные термины и понятия, широко используемые в системных исследованиях.

Состояние системы - упорядоченное множество существенных свойств, которыми она обладает в определенный момент времени.

Свойства системы - совокупность параметров системы, определяющих поведение системы.

Поведение системы - реальное или потенциальное действие системы.

Действие - происходящее с системой событие, вызванное другим событием.

Событие - изменение по крайней мере одного свойства систем.

Понятия, характеризующие строение систем

Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Представление о неделимости связано с целью рассмотрения объекта как системы. Таким образом, элемент - предел членения системы с точки зрения решения конкретной задачи.

Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы, более крупные, чем элементы, но более мелкие, чем система в целом. Возможность деления системы на подсистемы связана с вычленением совокупности элементов, способных выполнить относительно независимые функции, направленные на достижение общей цели системы. Для подсистемы должна быть сформулирована подцель, являющаяся ее системообразующим фактором.

Если стоит задача не только выделить систему из окружающей среды и исследовать ее поведение, но и понять ее внутреннее строение, тогда нужно изучать структуру (от лат. structura – строение, расположение, порядок) системы. Структура системы включает в себя ее элементы, связи между ними и атрибуты этих связей. В большинстве случаев понятие «структура» принято связывать с графическим отображением, однако это необязательно. Структура может быть представлена также в виде теоретико-множественных описаний матриц, графиков.

Понятие «связь» выражает необходимые и достаточные отношения между элементами. Атрибутами связи являются:

· направленность;

· сила;

· характер.

По направленности различают связи:

· направленные;

· ненаправленные.

Направленные связи, в свою очередь, разделяют на:

· прямые;

· обратные.

По силе проявления различают связи:

· слабые;

· сильные.

По характеру связи делятся на:

· связи подчинения;

· связи порождения.

Связи подчинения можно разделить на:

· линейные;

· функциональные.

Связи порождения характеризуют причинно-следственные отношения.

Связи между элементами характеризуются определенным порядком, внутренними свойствами, направленностью на функционирование системы. Такие особенности системы называют ее организацией.

Структурные связи относительно независимы от элементов и могут выступать как инвариант при переходе от одной системы к другой. Это означает, что закономерности, выявленные при изучении систем, отображающих объекты одной природы, могут использоваться при исследовании систем другой природы. Связь также может быть представлена и рассмотрена как система, имеющая свои элементы и связи.

Понятие «структура» в узком значении этого слова может быть отождествлено с понятием системообразующих отношений, т.е. структура может рассматриваться как системообразующий фактор.

В широком смысле под структурой понимают всю совокупность отношений между элементами, а не только системообразующие отношения.

Методика вычленения системообразующих отношений из окружающей среды зависит от того, о чем идет речь: о проектировании еще не существующей системы или об анализе системного представления известного объекта, материального или идеального. Существуют различные виды структур. Наиболее известные из них представлены на рис. 2.2.

Рис. 2.2

Классификация систем

Рассмотрим некоторые разновидности систем.

Абстрактные системы - системы, все элементы которых являются понятиями.

Конкретные системы - системы, элементы которых являются физическими объектами. Они разделяются на естественные (возникающие и существующие без участия человека) и искусственные (созданные человеком).

Открытые системы - системы, обменивающиеся с внешней средой веществом, энергией и информацией.

 Скачать реферат