Базовые понятия и определения системы как объекта управления

Важная особенность современной научной деятельности — подход к объектам исследования и проектирования как к системам. В зависимости от характера деятельности в термин "система" вкладываются различные понятия, но во всех случаях, как правило, системой считается подмножество взаимосвязанных элементов, выделенное из множества объектов любой природы в соответствии с требованиями решаемой задачи.

Таким образом, при определении некоторого объекта как системы предполагается наличие четырех условий:

1) объекта (системы), состоящего из множества элементов и их свойств, которые могут рассматриваться как единое целое благодаря связям между ними и их свойствами;

2) исследователя, выполняющего любую целенаправленную деятельность (исследовательскую, проектную, организационную и др.);

3) задачи, для решения которой исследователь оценивает некоторый объект как систему;

4) языка, на котором исследователь может описать объект, а также свойства его элементов и связи.

Рассмотрим подробнее входящие в определение системы термины "элементы", "свойства", "связи".

Элементы — части или компоненты системы, условно принятые неделимыми.

Свойства — конкретные качества, позволяющие описывать систему и выделять ее среди других систем. Свойства характеризуются совокупностью параметров, одни из которых могут иметь количественную меру, а другие выражаются лишь качественно.

Связи — то, что соединяет (связывает) элементы и их свойства. Предполагается, что каждый из элементов системы соединен прямо или косвенно с любым другим элементом. Важными для описания системы являются также понятия состояния и структура системы.

Состояние системы в данный момент времени характеризуется значениями существенных для решаемой задачи параметров системы.

Структура системы — это широкое понятие, характеризующее способ организации элементов в систему с определенными свойствами путем установления между ними взаимосвязей. Структура и свойства элементов определяют индивидуальные характеристики системы и позволяют рассматривать ее как целостное образование,

Целостность системы проявляется в том, что ее свойства могут качественно отличаться от свойств составляющих элементов. Например, радиотелефон можно представить как систему, элементами которой служат детали (транзисторы, конденсаторы, резисторы и т.п.), электрически связанные определенным образом.

Каждую деталь можно описать некоторыми свойствами, однако ни одна из них не обладает свойством радиотелефона — воспринимать и преобразовывать электромагнитные колебания в звуковые.

Таким образом, система — это не сумма составляющих ее частей, а целостное образование с новыми свойствами, которыми не обладают се элементы. Удобная форма описания системы — граф, в котором элементы представлены вершинами, а связи между ними — дугами.

Направление дуги соответствует направлению воздействия одного элемента на другой (рис. 11.3). В зависимости от направления различают входные и выходные воздействия, которые принято называть входом и выходом элемента. Выходы представляют собой реакцию элемента на входные воздействия. Следовательно, свойства элемента можно характеризовать, описав выполняемое им преобразование

Рис. 11.3. Изображение системы в виде графа

входных воздействий в выходные. Топология графа отражает структуру системы. Из такого определения системы не следует, что все ее элементы должны быть физическими объектами. Примером системы, не имеющей физической природы, может служить математическая система уравнений. Элементами такой системы являются переменные, связи задаются соответствующими уравнениями. Системы подобного типа называют абстрактными.