Основні особливості ієрархічних систем
Ієрархічні системи мають деревоподібну структуру. Кожен елемент (система) може бути представлений як елемент (підсистема) системи більше високого порядку. Класифікація систем виконується у відповідності до деякого рівня, тобто до їхньої ієрархії. При виділенні рівнів враховують особливості характеристик кожного рівня.
Властивості ієрархічних систем:
1) наявність загальної керуючої (командної) підсистеми та підсистем різного рівня зі своїми керуваннями, з певним пріоритетом в ухваленні рішення між підсистемами;
2) розташування підсистем за рівнями ієрархії відповідно до пріоритету завдань, що вирішуються ними;
3) вирішення кожною підсистемою двох завдань за своїми локальними критеріями оптимальності – самокерування і координація підлеглих їй підсистем нижнього рівня (існування для підсистем своїх локальних цілей і критеріїв оптимальності є однією з основних особливостей ієрархічної системи);
4) наявність зв'язків між підсистемами з метою передачі інформації, можливо, попередньо стисненої, особливо від підсистем нижнього рівня у верхні; передачі керуючих впливів від підсистем верхнього рівня у нижні, їм підлеглі; обміну інформацією між підсистемами одного рівня з метою вирішення загального завдання;
5) існування тактів у вирішенні завдання координації і керування у кожній з підсистем, пов'язаних з тактами видачі та одержання як стисненої інформації, так і керуючих впливів, зміни структури і уточнення параметрів у системі;
|
|
|
6) Наявність права для підсистем нижніх рівнів (між двома сусідніми тактами видачі рішення завдання координації від верхньої системи) приймати самостійне рішення щодо керування підлеглими підсистемами з метою виконання керуючих команд верхнього рівня та самокерування;
7) Автономність функціонування кожної підсистеми є також однією з основних особливостей ієрархічної системи.
Виходячи з вищенаведеного Укрзалізниця є типовою ієрархічною системою.
Системний ефект. Створення будь-якої системи у вигляді якісно нової цілісності більш високого рівня сукупності елементів, об'єднаних для вирішення загальної мети, передбачає одержання додаткових результатів. Це збільшення результату, що має місце при раціонально об'єднаних різних елементах у єдину систему, відносять до системного ефекту.Системний ефект проявляється при функціональній взаємодії системи із зовнішнім. Одночасне функціонування окремих, але вже взаємозалежних елементів у рамках системи забезпечує більш високу загальну ефективність у порівнянні із сумарною ефективністю частин, узятих окремо. Такий вид системного результату називають синергетичним ефектом (синергія або синерги́зм від грец. συνεργία Synergos — разом діючий). Властивість системи в цілому як якісно нової сукупності елементів забезпечувати новий різновид результатів іменують емерджентністю.
|
|
|
Методи дослідження структури таких комплексних систем дещо відмінні від методів дослідження складових. Вони повинні дозволити виявити зазначений приріст ефективності, що отримано від комплексування. Природно, що при вирішенні цього завдання важливо знайти той показник (критерій), що дозволить виявити зазначені види системного ефекту.
Динамічні системи
Послідовна зміна станів системи, зображена у вигляді точок у просторі станів, називається фазовою траєкторією, а простір станів – фазовим простором. Розмірність фазового простору дорівнює числу змінних (координат), які визначають стан системи. Різниця між кількістю змінних і кількістю зв'язків між ними визначає число ступенів свободи системи та визначає кількість незалежних змінних. Область простору станів, у якій може перебувати система називають областю припустимих станів, якщо координати є безперервними величинами. У дискретних системах координати приймають фіксовані значення, простір станів таких систем є дискретним. В області припустимих станів системи перебуває стан, що найбільше відповідає меті та умовам функціонування системи. Такий стан називається нормою стану, тобто функціональним оптимумом. Під оптимальним функціонуванням системи розуміють проходження всіх процесів з найбільш можливою надійністю та економічністю.
|
|
|
Перетворення систем. Зміна стану системи відбувається як під впливом зовнішніх факторів, так і у результаті процесів, що відбуваються всередині самої системи. Позначимо стан системи у даний момент через 
.
Визначимо основні чинники, що впливають на стан системи: 
– характеристики системи, які залежать від зовнішнього середовища та зв'язків і не можуть варіюватися довільно – незалежні змінні; 
– параметри керування, які можуть змінюватися у процесі функціонування системи та використовуються для підвищення її якості. Вплив зовнішнього середовища на систему характеризується вхідними впливами 
, які розбиваються на дві підмножини: множина керуючих вхідних впливів 
, з використанням якої здійснюється цілеспрямована зміна стану системи; і множина некерованих вхідних впливів 
.
|
|
|
Тоді 
, де 
– початковий (нульовий) стан системи в момент 
; 
– оператор стану.
Позначимо 
– множину виходів, через які система впливає на зовнішнє середовище. Значення вихідних параметрів 
залежать від вхідних впливів 
і внутрішніх характеристик 
і , тобто 
, де 
зміна структури (при необхідності). 
– оператор виходу. Матеріально-енергетичний або інформаційний обмін між системою та середовищем називається метаболізмом.
– закон функціонування системи. При розгляді функціонування системи вводиться поняття – алгоритм функціонування системи, під яким розуміється метод одержання вихідних характеристик з урахуванням вхідних впливів зовнішнього середовища та змін характеристик, параметрів і структури системи. Один і той же закон функціонування системи може бути реалізований різними способами, тобто за допомогою різних алгоритмів функціонування.
Модель системи у самому загальному вигляді можна представити наступним виразом 
.
Функціонування системи може відбуватися у стаціонарному, перехідному і періодичному режимах. Якщо стан системи не змінюється – то режим стаціонарний, якщо він змінюється під зовнішнім впливом і повертається у стаціонарний режим через деякий період – то режим перехідний. Запишемо спрощено перехідний процес, позначимо 
– вектор станів; 
– вектор входів; – вектор виходів; – час.
Тоді динамічні властивості системи задаються
, (5)
а відповідно вихідні характеристики:
. (6)
Для характеристики здатності системи повертатися до стану рівноваги або змінювати стаціонарний режим під дією зовнішнього впливу використовують поняття чутливості та стійкості.
Чутливість стану системи це реакція системи на вхідний вплив: 
, а чутливість виходу характеризується похідною 
.
Якщо стан системи зберігається незалежно від зовнішніх порушень, це свідчить про її стійкість.
Стійкість – це здатність системи прагнути з різних початкових станів до деякого рівноважного (стаціонарного режиму).
Для оцінки стійкості динамічних систем використається поняття стійкості за Ляпуновим. Для лінійних систем, що описуються системою лінійних диференціальних рівнянь: 
, (де А та В – матриці коефіцієнтів) стійкість оцінюється критеріями Рауса, Гурвіца. Стійкість є позитивною характеристикою системи, але іноді вона не допускає гнучкості у керуванні. Через стійкість можна ввести поняття інваріантності системи.
Інваріантність у послідовності станів системи полягає в тому, що не дивлячись на зміни, які відбуваються у системі в цілому, деякі її властивості залишаються незмінними. Такий аналіз необхідний для керування функціонуванням системи в умовах випадкових або навмисних збурень. Наприклад: чи варто затрачати зусилля на повернення системи у стаціонарний режим, або вона сама повернеться, а які зовнішні збурення повинні бути обов'язково ліквідовані і т. ін.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 522; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!