Лекция 6. Основные сведения и положения об использовании моделей: цели и основные свойства при построении моделей, классификации систем. Особенности понятия. - презентация

1 Лекция 6. Основные сведения и положения об использовании моделей: цели и основные свойства при построении моделей, классификации систем. Особенности понятия «сложность системы». Карагандинский государственный технический университет

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ РО

3 Карагандинский государственный технический университет МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЗОЛОТНИКА УПРАВЛЕНИЯ ГМР ТРАНСМИССИИ РО

4 Цели и основные свойства при построении моделей Целями создания любых моделей могут являться следующие: гносеологические (познавательные); образовательные; управленческие; экспериментальные; созидательные (проектирование). Карагандинский государственный технический университет

5 Свойства моделей следующие: эффективность; универсальность; устойчивость; содержательность; адекватность; ограниченность; полнота; динамичность. Карагандинский государственный технический университет

6 Цель любой классификации - ограничить выбор подходов к отображению системы и дать рекомендации по выбору методов. Системы классифицируются следующим образом: 1. По виду отображаемого объекта. 2. По виду научного направления. 3. По виду формализованного аппарата представления системы. 4. По типу целеустремленности. 5. По степени организованности. 6. По сложности структуры и поведения. Карагандинский государственный технический университет

7 1) По виду отображаемого объекта: технические, биологические и др. системы Технические системы. Параметрами технических объектов являются движущие объекты, объекты энергетики, объекты химической промышленности, объекты машиностроения, бытовая техника и многие другие. Объекты технических систем хорошо изучены в теории управления. Экономические системы. Экономическими объектами являются: цех, завод, предприятия различных отраслей. В качестве одной из переменных в них выступают экономические показатели - например - прибыль. Биологические системы. Живые системы поддерживают свою жизнедеятельность благодаря заложенным в них механизмам управления. Карагандинский государственный технический университет

8 2) По виду научного направления: математические; Физические; химические и т. п. Данные системы представляют собой особенности специфики естественнонаучного направления. Карагандинский государственный технический университет

9 3) Детерминированные и стохастические системы. Системы, для которых состояние системы однозначно определяется начальными значениями и может быть предсказано для любого момента времени называются детерминированными. Стохастические системы - системы изменения в которых носят случайный характер. Например воздействие на энергосистему различных пользователей. При случайных воздействиях данных о состоянии системы недостаточно для предсказания в последующий момент времени. Карагандинский государственный технический университет

10 4) По типу целеустремленности: открытые и закрытые системы. Понятие открытой системы ввел Л. фон Берталанфи. Основные отличительные черты открытых систем - способность обмениваться с внешней средой энергией и информацией. Закрытые (замкнутые) системы изолированы от внешней среды (с точностью принятой в модели). Карагандинский государственный технический университет

11 5) По степени организованности: хорошо и плохо организованные системы Представить анализируемый объект или процесс в виде «хорошо организованной системы» означает определить элементы системы, их взаимосвязь, правила объединения в более крупные компоненты, т. е. определить связи между всеми компонентами и целями системы, с точки зрения которых рассматривается объект или ради достижения которых создается система. Проблемная ситуация может быть описана в виде математического выражения, связывающего цель со средствами, т. е. в виде критерия эффективности, критерия функционирования системы, который может быть представлен сложным уравнением или системой уравнений. Карагандинский государственный технический университет

12 Плохо организованные системы. При представлении объекта в виде «плохо организованной или диффузной системы» не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства и связи между ними и целями системы. Система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые находятся на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а на основе определенней с помощью некоторых правил выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс. На основе такого выборочного исследования получают характеристики или закономерности (статистические, экономические) и распространяют их на всю систему в целом. Карагандинский государственный технический университет

13 6) По сложности структуры и поведения (классификация систем по сложности). Проф. Г. Н. Поваров в зависимости от числа элементов, входящих в систему, выделяет четыре класса систем: малые системы ( Е3 элементов), сложные ( Е7 элементов), ультра сложные (10Е7...10Е30 элементов), суперсистемы (10Е Е200 элементов). Так как понятие элемента возникает относительно задачи и цели исследования системы, то и данное определение сложности является относительным, а не абсолютным. Английский кибернетик С. Бир классифицирует все системы на простые и сложные в зависимости от способа описания: детерминированного или теоретико-вероятностного. Карагандинский государственный технический университет

14 При разработке сложных систем возникают проблемы, относящиеся не только к свойствам их составляющих элементов и подсистем, но также к закономерностям функционирования системы в целом. При этом появляется широкий круг специфических задач, таких, как: определение общей структуры системы; организация взаимодействия между элементами и подсистемами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальных режимов функционирования системы; оптимальное управление системой и др. Карагандинский государственный технический университет

15 Математической базой исследования сложных систем является теория систем. В теории систем большой системой (сложной, системой большого масштаба) называют систему, если она состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов и способна выполнять сложную функцию. Карагандинский государственный технический университет

16 Четкой границы, отделяющей простые системы от больших, нет. Деление это условное и возникло из-за появления систем, имеющих в своем составе совокупность подсистем с наличием функциональной избыточности. Простая система может находиться только в двух состояниях: состоянии работоспособности (исправном) и состоянии отказа (неисправном). При отказе элемента простая система либо полностью прекращает выполнение своей функции, либо продолжает ее выполнение в полном объеме, если отказавший элемент резервирован. Большая система при отказе отдельных элементов и даже целых подсистем не всегда теряет работоспособность, зачастую только снижаются характеристики ее эффективности. Это свойство больших систем обусловлено их функциональной избыточностью и, в свою очередь, затрудняет формулировку понятия «отказ» системы. Карагандинский государственный технический университет

17 Характерные особенности больших систем следующие : большое число элементов в системе (сложность системы); взаимосвязь и взаимодействие между элементами; иерархичность структуры управления; обязательное наличие человека в контуре управления, на которого возлагается часть наиболее ответственных функций управления (эргатичность системы). Карагандинский государственный технический университет

18 Сложность – понятие многогранное, поэтому в различных проблемах проявляются разные аспекты сложности. Одним из важных аспектов понятия сложности является ее двоякая природа. Следует различать структурную (статическую) сложность, включающую связность и структуру подсистем, и динамическую сложность, связанную с поведением системы во времени. Карагандинский государственный технический университет

19 Особенности понятия «сложность системы». 1. Сокращение числа состояний БС - первый шаг в формальном описании систем. 2. Расчленение системы на элементы второй шаг при формальном описании системы 3. Выделение подсистем - третий важный шаг при формальном описании БС. Карагандинский государственный технический университет

20 Особенности классификации моделей систем : 1. Простое преобразование. 2. Простая сортировка. 3. Обратная связь. 4. Сортировка с обратной связью. 5. Система с автоматическим изменением цели 6. Система с сознательным изменением цели 7. Комбинированные Карагандинский государственный технический университет