Свойства системы, связанные со структурой.

Неаддитивность — принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих её компонентов (в большинстве систем, пример - велосипед).

Целостность - изменение в одном элементе вызывает изменение во всех других элементах и в системе в целом (пример - лазер).

Аддитивность (противоположностьцелостности) – если система состоит из элементов не связанных между собой, то свойство системы равно сумме свойств элементов и, следовательно, изменение одного элемента влияет на свойство всей системы, но не влияет на другие элементы (пример: пропускной пункт на станции метро – чем больше турникетов, тем больше пропускная способность).

Если изменение в системе идет в сторону аддитивности, то говорят, что система подвержена прогрессирующей изоляции,  если изменения направлены к целостности, то говорят, что система подвержена прогрессирующей систематизации. Эти процессы могут идти параллельно, а могут чередоваться. Пример. Колонизация Америки – сначала изоляция, затем систематизация.

 

Свойства системы, связанные с ресурсами и особенностями взаимодействия со средой:

Коммуникативность - существование системы коммуникаций со средой.

Адаптивность — стремление к состоянию устойчивого равновесия, которое предполагает адаптацию параметров системы к изменяющимся параметрам внешней среды (однако, «неустойчивость» не во всех случаях является дисфункциональной для системы, она может выступать и в качестве условия динамического развития). Пример – человек.

Надёжность — возможность функционирования системы при выходе из строя её компонент, сохранение проектных значений параметров системы в течение запланированного периода (пример – мозг).

 

Динамические (-проявляющиеся с изменением времени) свойства системы

Интегративность - наличие системообразующих, системосохраняющих факторов (пример – страна).

Эквифинальность — способность системы достигать состояний независящих от исходных условий и определяющихся только параметрами системы.

Развитие - увеличение сложности системы в течение времени.

Самоорганизация - процесс упорядочения в системе за счет внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия.

 

Состояние системы.

Состояние – понятие, с помощью которого обычно характеризуют мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку в развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы, либо через макропараметры, макросвойства системы (внутренние параметры системы). Так, говорят о состоянии покоя (стабильные входные-выходные параметры), о состоянии равномерного прямолинейного движения (стабильная скорость) и т.п.

Поведение системы.

Если система обладает различными состояниями и может переходить из одного состояния в другое, говорят, что система обладает поведением.

Поведение обладает своими свойствами характером и алгоритмом.

При исследовании систем пытаются выяснить закономерности (правила) перехода систем из одного состояния в другое.

Если состояния системы меняются непрерывно, то поведение системы описывается функцией времени. Если объект функционирует во времени, то это процесс и соответствующая система является динамической (иначе это статическая система).

Два типа динамики объекта:

- функционирование – процессы которые происходят в системе (и среде), стабильно реализуют фиксированную цель (например, часы, радиоприемник, городской транспорт),

- развитие – происходит изменение структуры объекта для обеспечения нового типа функционирования.

 

Системы с обратной связью (важный частный случай системы).

Особым классом динамических систем являются системы с обратной связью. Связь может быть прямая и обратная. Обратная положительная – усиливает выход. Обратная отрицательная – ослабляет выход.

Обратная связь - одно из фундаментальных понятий ТС первоначально была исследована в теории автоматического управления [5: с.201].

 

 

Рис.15. Структура системы с обратной связью.

 

– где X (t) - закон или алгоритм (программа) управления, на который воздействует блок обратной связи,

– Хтреб - требуемое значение регулируемого параметра («уставка»),

– Xi - фактическое значение регулируемого параметра,

– D Х- рассогласование между Xтреб и Xi

Положительная обратная связь - типобратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения. Положительная обратная связь ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. В то же время положительная обратная связь приводит к неустойчивости. Нелинейная положительная обратная связь ведёт к тому, что система начинает развиваться в режиме с обострением.

Режим с обострением — такой динамический закон, при котором одна или несколько моделируемых величин обращаются в бесконечность за конечный промежуток времени. Формируется в результате действия механизма нелинейной положительной обратной связи.

Примеры: о бычное горение можно рассматривать как пример положительной обратной связи: повышение температуры способствует распространению пламени, аналогичный процесс — цепная реакция в ядерной физике.

Отрицательная обратная связь - тип обратной связи, при котором входной сигнал системы изменяется таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.

Пример: лабораторная водяная баня с термостатом, установленным на 37°С. Вода в бане отдает тепло окружающей среде и остывает, но, как только температура падает ниже 37°С, включается нагреватель и поднимает температуру вновь до 37°С, после чего нагреватель отключается, и весь цикл повторяется.

Это простой пример отрицательной обратной связи: результат деятельности нагревателя, т. е. повышение температуры воды, сам по себе обеспечивает выключение нагревателя.

Система с обратной связью способна:

– оценить достигнутое,

– сравнить его с тем, что должно быть достигнуто,

– и в случае отрицательной обратной связи скорректировать свой выход должным образом, чтобы свести к минимуму отклонение достигнутого от цели.