Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Пинчук С.И. Основы научной деятельности - файл 1.(8.10.2007.).doc


Пинчук С.И. Основы научной деятельности
скачать (1355.9 kb.)

Доступные файлы (15):

1.(8.10.2007.).doc84kb.27.03.2008 14:12скачать
2.(8.10.2007.).doc119kb.28.03.2008 13:29скачать
3.(9.02.2007.).doc63kb.28.03.2008 14:57скачать
4.(8.10.2007.).doc299kb.31.03.2008 14:01скачать
5.(10.10.2007.).doc1013kb.19.11.2007 18:25скачать
6.(10.10.2007.).doc699kb.26.06.2008 12:51скачать
7.(10.10.2007.).doc1058kb.19.06.2008 13:49скачать
8.(10.10.2007.).doc1114kb.04.06.2008 15:48скачать
9.(24.12.2007.).doc814kb.09.06.2008 13:01скачать
ВВЕДЕНИЕ (25.07.2006.).doc48kb.26.03.2008 17:47скачать
ОГЛАВЛЕНИЕ (13.12.2006.).doc124kb.26.03.2008 14:46скачать
ПРЕДИСЛОВИЕ (30.01.2007.).doc29kb.28.02.2008 11:21скачать
ПРИЛОЖЕНИЯ (19.02.2007.).doc278kb.19.02.2007 18:11скачать
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (19.02.2007.).doc58kb.19.02.2007 18:08скачать
ТИТУЛ (29.12.06).doc27kb.28.02.2008 12:35скачать

содержание

1.(8.10.2007.).doc



ГЛАВА 1.Общие сведения о системах


1.1 Основные понятия


Под системой понимают комплекс взаимосвязанных объектов. Объекты, из которых состоит система, называют её элементами. Элемент и система являются относительными понятиями. Элемент может одновременно являться системой меньших элементов, а система, в свою очередь, может быть элементом некоторой большей системы. Например, некоторая машина – это система, образованная своими элементами, и в то же время эта же машина может быть элементом некоторого предприятия. Совокупность элементов системы, играющих в системе определённую роль, называют её подсистемой. Система может быть разделена на подсистемы различной сложности.

Можно провести классификацию систем по принципу их происхождения, например, как показано на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Классы систем

Один из основных признаков системы заключается в том, что система – всегда нечто большее, чем сумма составляющих её элементов. Это объясняется тем, что наиболее важные свойства системы зависят от характера и числа связей между её элементами и подсистемами. Разнообразие связей означает, что есть связи разного «веса» и «силы». Различают связи первого, второго и третьего порядка или, соответственно, – функционально необходимые связи (например, без подвода электроэнергии электродвигатель работать не может); дополнительные связи, присутствие которых существенно меняет какую-либо характеристику системы (например, добавки небольшого количества ингибитора коррозии в технологическую среду существенно снижает скорость коррозии оборудования и сокращает коррозионные потери металла); излишние и противоречивые связи.

Технические системы окружены другими системами, т.е. внешней средой. Окружение (окружающая среда) системы теоретически включает всё, что не входит в данную систему. Практически мы ограничиваемся реальным окружением, которое включает только те элементы окружения, которые имеют связи с элементами системы: геосферу (а именно, воду и сушу), биосферу, техносферу, атмосферу и климат (погоду).

Особенно важным для технических систем (а также для людей) является отношение с системой геосфера, без которой они не могут функционировать. При перемещениях в пространстве приобретает значение Солнечная система как часть реального окружения технической системы.

Биосфера включает все организмы (людей, животных и растения) и места их обитания. Из гео-, био- и атмосферы могут быть построены различные экосистемы. В них происходят необходимые для жизни процессы преобразования материи, энергии и информации. При разработке и осуществлении любых технических решений следует не нарушать равновесия этих систем.

^ Техносфера включает все технические системы, созданные людьми.

Воздействие внешней среды на систему проявляется через связи, называемые входами системы (обычно обозначают Х); воздействие системы на внешнюю среду – через связи, называемые её выходами (обозначают Y). Входы и выходы системы включают все виды связей с окружающей средой: желательные и нежелательные (помехи), связи материального, энергетического и информационного характера.

Системы, имеющие входы и (или) выходы, считают открытыми, а не взаимодействующие со средой – закрытыми. Связи между выходами и входами системы (подсистемы) называют обратными. В системе могут возникать обратные связи с разным знаком действия – положительные и отрицательные.

Элементы системы или её подсистемы, связанные положительной обратной связью, склонны, если их не ограничивают другие связи, взаимно усиливать друг друга, создавая неустойчивость в системе.

^ Отрицательные обратные связи обеспечивают способность систем к стабилизации их состояния.

Состоянием системы в данный момент времени называют совокупность всех характеристик каждого элемента системы и связей в ней в этот момент времени T0. Два состояния системы могут быть одинаковыми или различными. Различие между состояниями называется их разностью. Разность возникает при переходе системы из одного состояния в другое. Разность может быть дифференциальной (когда имеет место непрерывный переход к следующему состоянию) либо дискретной.

Различают два класса характеристик, описывающих состояние системы в рассматриваемый момент времени: показатели, относящиеся к описанию структуры системы, т.е. так называемое структурное состояние системы, и остальные показатели, обусловливающие функциональное состояние системы.

Целью создания технических систем является вполне определённое их поведение. Целенаправленное поведение системы часто называют функцией. В этом случае под функцией понимают некоторую стабильную способность к определённым действиям, что обеспечивается лишь правильным поведением системы, так как, вообще говоря, система может функционировать и неправильно.

В процессе функционирования технических систем может меняться её состояние. Такие системы называют динамическими. Всякое изменение состояния системы называют её движением.

Знание основных свойств систем позволяет достаточно уверенно выделять в них наиболее важные элементы и наиболее существенные связи, определяющие главные тенденции изменений состояния систем под разными воздействиями.

Для того, чтобы выделить действительно существенные переменные, нужно достаточно хорошо знать структуру связей и элементы системы. Часто применяют приём разделения сложной системы на более простые подсистемы, иногда нескольких уровней. Описание связей между важнейшими подсистемами системы представляет собой структуру системы.

Понятие структура характеризует внутреннюю организацию, порядок и построение системы. Таким образом, функционирование системы задаётся её структурой. Относительно замкнутая система с заданной структурой функционирует однозначно. Функционирование же не определяет структуру однозначно. Одна и та же функция может быть реализована различными структурами.


^ 1.2 Типы систем


Используя различные критерии, можно установить большое количество типов систем. Системы можно классифицировать следующим образом.

  • По положению системы в иерархии:

- надсистема, система, подсистема.

  • По связям с окружением:

- открытые (с определённым окружением, т.е. по крайней мере, с одним входом или выходом);

- замкнутые (без связей с окружением).

  • По изменению состояния:

- динамические (состояние изменяется во времени);

- статические (состояние не изменяется во времени).

  • ^ По характеру функционирования:

- детерминированные (в зависимости от состояния системы можно однозначно судить о её функционировании);

- стохастические (можно только высказывать предположение относительно различных возможных вариантов функционирования).

  • По происхождению системы:

- естественные (созданные природой);

- искусственные (созданные людьми).

  • ^ По степени сложности структуры:

- предельно сложные (например, мозг, народное хозяйство);

- очень сложные (например, полностью автоматизированное предприятие, производственный комплекс);

- сложные (например, легковой автомобиль, библиотека университета);

- простые (например, семейная библиотека, болтовое соединение).

  • По виду элементов:

- системы типа «объект» (элементами являются предметы, например: дом, двигатель, машина);

- системы типа «процесс» (элементами являются операции, например: изготовление, фильтрация, перегонка).

Термин «процесс» означает, что что-то происходит, совершается, т.е. изменяется с течением времени. В природе бесконечно что-нибудь происходит. Естественным изменениям, т.е. таким процессам, как старение, выветривание, эрозия, подвержены даже такие объекты, которые нам кажутся очень стабильными, неизменными, например, скалы и горы. То же самое относится и к процессу существования живого организма.

Наряду с естественными процессами человек организует искусственные с целью осуществления необходимых или желательных для него изменений. Такие изменения служат удовлетворению человеческих потребностей. Хотя человек и подчиняется законам природы, всё же он может ускорить, усилить или улучшить некоторые природные процессы или их свойства.

Целенаправленное изменение определённых объектов имеет для людей жизненную важность. Искусственные процессы, в которых те или иные свойства объекта претерпевают соответствующие изменения при участии людей и технических средств, вследствие чего достигается желаемое состояние объекта, будем называть преобразованиями.

Термин «объект» здесь выбран в качестве общего названия всех предметов, систем и состояний, подвергаемых целенаправленному преобразованию. Преобразование является следствием определённых воздействий, основанных на физических, химических или биологических явлениях и описываемых некоторой инструкцией – рецептом, алгоритмом, технологией. Науками, исследующими преобразования в какой-либо определённой области, являются, например, термодинамика, технология производства и т.п.

Воздействие на объект выполняются операторами. Эти воздействия являются выходами операторов. Воздействие операторов осуществляются в виде потоков материи, энергии и информации.

Процесс преобразования представляет собой совокупность операций. Однозначно определённая последовательность операций, которая либо устанавливается один раз заранее и действительна в течение всего процесса преобразований, либо меняется в зависимости от результата выполненной операции, называется алгоритмом. Таким образом, алгоритм можно определить как упорядоченное множество операций и условий перехода от одной операции к другой. Значительное сходство имеется между понятиями алгоритма и технологического процесса, представляющего собой последовательность операций по изготовлению изделий или других видов продукции.

^ Довольно типичными видами процессов в технике являются управление и регулирование.

Управление – это процесс в системе, посредством которого одна или несколько входных величин действуют желательным образом на другие, считающиеся выходными.

Регулирование – это процесс, посредством которого некоторые изменяемые (регулируемые) величины непрерывно сопоставляются с эталонными (управляющими), причём на регулируемые величины оказывается воздействие с целью приведения соответствующих отклонений к нулю или допустимому минимуму.


^ 1.3 Виды отношений между системами


Взаимозависимость или взаимодействие двух и более объектов либо явлений абстрактного или конкретного типа называется отношением.

Подобие – это отношение сходства между двумя или более системами (объектами, процессами), определяемое некоторыми общими свойствами. Возможен диапазон степеней подобия от полного равенства (идентичности) до частного сходства. Можно говорить о функциональном, структурном и других видах подобия. Отношение подобия имеет большое значение при математическом и физическом моделировании. Законы подобия позволяют определить условия, при выполнении которых результаты модельных экспериментов справедливы для реальных условий. Например, течение газа или жидкости подобны при равных числах Рейнольдса.

Аналогия. Соответствие существенных признаков, свойств, структур или функций объектов или явлений называют аналогией. Этот термин часто употребляется в том же смысле, что и подобие.

Гомоморфизм. Отношение между двумя системами, когда каждую составную часть и каждое отношение одной системы можно отобразить на некоторую составную часть и некоторое отношение второй системы (но не обратно), называется гомоморфизмом. В этом случае выполнение соответствующих условий подобия позволяет перенести результаты модельных экспериментов на натуру.

Изоморфизм. Изоморфизмом называется отношение между двумя системами, когда каждой составной части одной системы может быть поставлена в соответствие определённая составная часть другой системы и наоборот (симметричность), а также, когда для каждого отношения между двумя соответствующими составными частями имеется такое же отношение в другой системе и наоборот.

Идентичность. Это отношение между объектами или процессами, характеризующимися одинаковыми свойствами (признаками). ^ При абсолютной идентичности должны быть одинаковыми все свойства, при относительной – только некоторые (в этом случае имеет место подобие).

Эквивалентность. Объекты или процессы называются эквивалентными, если между ними имеется отношение эквивалентности, т.е. равноценности.

Математические функции. Важный класс отношений выражают математические функции как закономерные зависимости от переменной: у = f(х). Такого рода математические функции выражают точно установленное отношение между х и у, т.е. детерминированную связь.

Причинность. Причина вызывает действие. Существует строгая (детерминированная типа «если…, то») или ослабленная форма причинного отношения. Причинная цепь имеет место, если действие выступает в качестве причины дальнейших действий.

Связь. Если определённые выходы элемента (системы) одновременно являются входами какого-либо элемента (системы), то такого рода отношение называется связью. Связь может быть прямой (последовательной либо параллельной), обратной или комбинированной; она может быть материальной, энергетической или информационной.


^ 1.4 Вопросы для самоконтроля


  1. Что такое система, из чего она состоит?

  2. Назовите классы систем.

  3. Какой основной признак системы?

  4. Какие виды связей бывают между элементами систем?

  5. Приведите примеры связей между элементами системы.

  6. Что понимается под внешней средой системы?

  7. Как проявляется воздействие внешней среды на систему?

  8. Какие системы называют открытыми, какие закрытыми?

  9. Что характеризует обратная связь системы?

  10. Что называют состоянием системы?

  11. Какими характеристиками описывается состояние системы?

  12. Что понимают под функцией системы?

  13. Какие системы называют статическими?

  14. Какие системы называют динамическими?

  15. Что представляет собой структура системы?

  16. По каким признакам классифицируют системы? Приведите примеры.

  17. Что понимают под термином «объект»?

  18. Что понимают под термином «процесс»?

  19. Охарактеризуйте типичные виды процессов: управление, регулирование.

  20. Назовите и охарактеризуйте виды отношений между системами.









Скачать файл (1355.9 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации