Модель – отражение действительности

↙ ↘

Модель имеет целевой характер

Модель – целевое упрощенное отражение реальности

Функциональное описание системы

Каждый компонент в составе системы имеет свое назначение – функцию

Исполнение компонентом своего назначения дает результат вне этого компонента – в других компонентах или в системе

Функция – внешнее проявления свойств компонента в системе

Функциональная структурная схема – совокупность компонентов и функциональных связей между ними

Способы функционального описания и общие требования к ним

Способы функционального описания системы

• Алгоритмический

• Аналитический

• Графический

• Табличный

• На базе временных диаграмм функционирования

• Вербальный

Основные требования к функциональному описанию системы

• Описание должно быть открытым и допускать возможность расширения (сужения) спектра функций, реализуемых системой

• Предусматривать возможность перехода от одного уровня рассмотрения к другому, т.е. обеспечивать построение виртуальных моделей систем любого уровня

Примеры функционального описания системы

Общее аналитическое описание системы

S_f = {T, x, C, Q, y, φ, η},

где T — множество моментов времени, х — множество мгновенных значений входных воздействий, С = {c: T → x} — множество допустимых входных воздействий; Q — множество состояний; y — множество значений выходных величин; Y = {u: T → y} — множество выходных величин; φ = {T×T×T×c → Q} — переходная функция состояния; η:T×Q → y — выходное отображение; с — отрезок входного воздействия; u — отрезок выходной величины.

Табличное описание системы (в виде таблицы или списка)

Таблица 1

Элементы среды – Коммуникативные связи с системой

Таблица 2

Компоненты системы – Функции компонентов

Графические способы функционального описания систем

Графы

Пример дерева функций системы

Формирование дерева целей системы

Сверху вниз

Снизу вверх

Основные элементы диаграммы IDF0

Состав системы

Состав системы – перечень подсистем (компонентов, элементов), из которых состоит система

Определение состава – членение системы на подсистемы

Компоненты делятся на составные части

Элементы – неделимы

Выделение подсистем определяется двумя способами:

По объективно существующим признакам и свойствам

По целям (субъективным подходам исследователя)

Современные социально-экономические, технические и т.п. системы состоят из большого количества элементов

Классификация элементов

Структурные связи

Одни и те же подсистемы будут образовывать разные системы в зависимости от того, как они связаны между собой. Понятие связи одновременно характеризует и строение (статику) и функционирование (динамику) системы. Связи обеспечивают возникновение и сохранение структуры и свойств системы. Изменение связей приводит к изменению свойств или самой системы

Выделяют связи

Информационные

Энергетические

Вещественные

Характеристики связей

Внутренние – внешние (коммуникативные)

Направленные – ненаправленные

Прямые – обратные - нейтральные

Сильные – слабые

Подчинения – порождения (генетические) – равноправные – связи управления

Связи подчинения: «род-вид», «часть-целое»

Связи порождения: «причина – следствие»

Качество связи определяется ее пропускной способностью и надежностью

Прямые и обратные связи

Прямые связи предназначены для передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций от одного элемента другому в соответствии с последовательностью выполняемых функций.

Обратные связи — основа саморегулирования и развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования, в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния системы в результате управляющего воздействия на нее и служат для управления процессами, наиболее распространены информационные обратные связи.

Обратная связь – основа кибернетики и теории автоматического управления

Система с обратной связью

Функции обратной связи

• Противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит за установленные пределы функционирования

• Компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равновесия системы или движения по заранее заданной траектории в пространстве состояний системы;

• Синтезирование внешних и внутренних воздействий, обеспечивающих движение по требуемой траектории или адаптацию системы к изменению внешних условий и (или) характеристик самой системы, формирование этих воздействий в виде отклонений одной или нескольких управляемых величин;

• Выработка управляющих воздействий на объект управления по плохо формализуемому закону.

Строго иерархическая структура системы

Не строго иерархическая структура системы

Примеры не иерархических структур

Лидирующие подсистемы

Лидирующей называется подсистема, удовлетворяющая следующим требованиям:

• подсистема не имеет детерминированного взаимодействия ни с одной подсистемой;

• подсистема является управляющей (при непосредственном или опосредованном взаимодействии) по отношению к части (наибольшему числу подсистем);

• подсистема либо не является управляемой (подчиненной), либо управляется наименьшим (по сравнению с другими) числом подсистем.

Равновесными называются неиерархические структуры без лидеров

Композиционные свойства систем

Композиционные свойства систем определяются способом объединения элементов в подсистемы. Различаются подсистемы:

• эффекторные (способные преобразовывать воздействие и воздействовать веществом или энергией на другие подсистемы и системы, в том числе на среду),

• рецепторные (способные преобразовывать внешнее воздействие в информационные сигналы, передавать и переносит информацию)

• рефлексивные (способные воспроизводить внутри себя процессы на информационном уровне, генерировать информацию).

Формализованное морфологическое описание систем

Морфологическое описание системы (в терминах теории множеств) есть множество, состоящее из четырех подмножеств:

S_M = {S, V, d, K}

Где

S={S_i} — множество элементов и их свойств, i=1,…,N;

N – количество элементов системы

S_i – множество характеристик i-го элемента системы

V ={V_j}— множество связей, j=1,…,N;

M – количество связей в системе

D — множество, формализующее структуру системы

К — композиция

(Все множества считаются конечными)

Перечень признаков морфологического описания

Множество элементов (множество S)

Перечень признаков морфологического описания (продолжение)

Множество связей (множество V)

Перечень признаков морфологического описания (продолжение)

Структура системы (множество d)

Перечень признаков морфологического описания (продолжение)

Композиция системы (множество К)

Пример структурной схемы системы

Значения термина «информация»

• Совокупность каких либо сведений, знаний о чем-либо

• Сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и переработки

• Совокупность количественных данных, выражаемых при помощи цифр или кривых, графиков и используемых при сборе и обработке каких-либо сведений

• Сведения, сигналы об окружающем мире, которые воспринимают организмы в процессе жизнедеятельности

• В биологии — совокупность химически закодированных сигналов, передающихся от одного живого организма другому (от родителей — потомкам) или от одних клеток, тканей, органов другим в процессе развития особи

• В математике, кибернетике — количественная мера устранения энтропии (неопределенности), мера организации системы

• В философии — свойство материальных объектов и процессов сохранять и порождать определенное состояние, которое в различных вещественно-энергетических формах может быть передано от одного объекта другому; степень, мера организованности какого-либо объекта (системы)

Аспекты информации

Ценность информации