Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


“≈ћј є 5. —истемний, процесний ≥ к≥бернетичний п≥дходи опису техн≥чних обТЇкт≥в




 


—пециф≥ка техн≥чних наук та њх м≥сце в розвивальн≥й структур≥ наукового знанн€. “ехн≥кознанн€. —утн≥сть, структура та класиф≥кац≥€ техн≥чних систем. ‘ундаментальн≥ та прикладн≥ досл≥дженн€. “ехн≥ка. “ехн≥чний обТЇкт (“ќ) ≥ техн≥чна система (“—). ћатематична модель лосл≥джуваного обТЇкта. ќзначенн€ та розвиток “—. ≈лементи ≥ п≥дсистеми “—. ≤Їрарх≥чн≥сть. ”€вленн€ про складну “—. јспекти опису “— та њх форми про€ву. ќписи “ќ. ѕотреба або функц≥€ системи. “ехн≥чна функц≥€.  ласиф≥кац≥€ функц≥й “ќ. ‘ункц≥онально-ф≥зичний метод –.  оллера. ѕроцесний п≥дх≥д. ѕотоков≥ звТ€зки. ‘≥зична операц≥€ (‘ќ). ќпис ‘ќ –.  оллера. ‘ункц≥ональн≥ структури (‘—).  онструктивна ‘—. ѕотокова ‘—. ‘≥зичний принцип д≥њ. ‘онд природничо-наукових ≥ науково-техн≥чних ефект≥в. —пос≥б д≥њ. –ежими функц≥онуванн€ “ќ. “ехн≥чне р≥шенн€. ѕроект. ¬ластивост≥ “ќ: характеристики, параметри, показники.  еруванн€ та збуренн€. ћатематична модель (ћћ) повед≥нки “—. —т≥йк≥сть “— та њњ ≥Їрарх≥чн≥ р≥вн≥. √омеостаз: суть, €к р≥вень керуванн€, негативний зворотний зв'€зок. “— стаб≥л≥зац≥њ. —истеми автоматичного регулюванн€ (—ј–). –оз≥мкнут≥ та замкнут≥ системи керуванн€. јктивн≥ форми ст≥йкост≥. јдаптац≥€: означенн€, види. Ќад≥йн≥сть: означенн€, ефективн≥сть. ∆ивуч≥сть: означенн€, модульна побудова техн≥ки, пасивн≥ й активн≥ модульн≥ елементи. ƒинам≥чн≥ та функц≥ональн≥ системи.  ≥бернетичний п≥дх≥д. —истеми керуванн€: суть, склад. —итуац≥€ та ситуац≥йне управл≥нн€. –≥вн≥ €кост≥ “—: ст≥йк≥сть, шумост≥йк≥сть, керован≥сть. ¬ектор збурень довк≥лл€. ћћ техн≥чноњ керованоњ системи (“ —). –ефлексивний тип “ —. ≈кстремальн≥ модел≥ керуванн€. ÷≥льова функц≥€ (критер≥й). ћета керуванн€ екстремальних “—. ≈кстремальн≥ системи автоматичного керуванн€ (—ј ). ѕринцип необх≥дноњ р≥зноман≥тност≥ ”.–. ≈шб≥. –≥зноман≥тн≥сть керуючоњ системи. ѕринцип необх≥дноњ складност≥. јдаптивн≥ системи. ѕараметричн≥ ≥ непараметричн≥ адаптивн≥ —ј . —амоорган≥зуюч≥ системи. ѕринцип зовн≥шнього доповненн€ —т. Ѕ≥ра.  аузальн≥, доц≥льн≥ та ц≥леспр€мован≥ —ј . ќсновн≥ принципи системного п≥дходу.

 


"Ќаука под≥бна часу. ¬она завжди йде вперед ≥ н≥коли назад.  ожен новий

день приносить багато нев≥домого ≥ наближаЇ нас до розкритт€ таЇмниц≥

св≥тобудови. ќсь така ж ≥ сутн≥сть науки. ¬≥чний рух Ц ось запорука усп≥ху.

«нанн€ рухають нами, а ми в свою чергу управл€Їмо засобами науки умами оточуючих"

 . “омпсон

У “е, що сьогодн≥ наука, Ц завтра техн≥ка Ф

≈двард “еллер

_____________________

“ехн≥ка (в≥д грец. techne Ц мистецтво, майстерн≥сть) Ц сукупн≥сть засоб≥в, створених людством дл€ обслуговуванн€ своњх потреб виробничого ≥ невиробничого характеру. ” техн≥ц≥ матер≥ал≥зован≥ знанн€ ≥ виробничий досв≥д, накопичен≥ людством у процес≥ розвитку сусп≥льного виробництва.

“ехн≥чн≥ науки займають пром≥жний стан у загальн≥й систем≥ наук м≥ж науками гуман≥тарними та природничими, тому що ц≥л≥, €к≥ вони накреслюють перед собою, визначаютьс€ соц≥альними в≥дношенн€ми, потребами людини, попитом сусп≥льного виробництва, а њх дос€жн≥сть Ц природними законами. √уман≥тарн≥ науки (в≥д лат. humanitas Ц людство) Ц сусп≥льн≥ науки (≥стор≥€, економ≥ка, ф≥лософ≥€, ф≥лолог≥€ тощо) покликан≥ досл≥джувати проблеми та суперечност≥, €к≥ виникають у сусп≥льств≥, при сп≥лкуванн≥ м≥ж собою, а також з≥ знаковими ≥ виробничими системами. ќчевидно, що природнич≥ науки (ф≥зика, х≥м≥€, б≥олог≥€, геолог≥€ тощо) Ц це динам≥чн≥ системи наукових знань, €к≥ досл≥джують певн≥ €вища в природ≥, метою використанн€ њх в практичн≥й д≥€льност≥ людей. ќбТЇктом досл≥дженн€ природничих наук виступаЇ сама природа. ¬ основ≥ природничих наук лежить експеримент, його узагальненн€ у вигл€д≥ закон≥в ≥, нарешт≥, побудова теор≥й, €к≥ Ї найб≥льш високою формою узагальненн€ та систематизац≥њ наукових знань.

” середин≥ X≤X стол≥тт€ в результат≥ процес≥в диференц≥ац≥њ наукових дисципл≥н ≥ визначавс€ структурною диференц≥ац≥Їю, €коњзазнали спочатку фундаментальн≥ науки (ф≥зика, х≥м≥€ тощо), пот≥м гуман≥тарн≥, сусп≥льн≥ та прикладн≥ науки, ≥ нарешт≥, техн≥чн≥ науки. “аким чином, спостер≥галась соц≥альна трансформац≥€ фундаментальних знань у прикладн≥, а останн≥ ‑ у власне техн≥чн≥ знанн€.

–озгл€нут≥ вище глобальн≥ процеси диференц≥ац≥њ та ≥нтеграц≥њ ≥стотно вплинули на розвиток техн≥кознанн€ Ц знанн€ про закони створенн€, функц≥онуванн€ ≥ розвитку техн≥ки. –озр≥зн€ють теоретичне ≥ практичне техн≥кознанн€.

“еоретичнетехн≥кознанн€ базуючись на обТЇктивних природних ≥ сусп≥льних законом≥рност€х досл≥джуЇ, насамперед, тенденц≥њ розвитку техн≥ки Ц законом≥рност≥ зб≥льшенн€ номенклатури, ускладненн€ та вдосконаленн€ конструкц≥й обТЇкт≥в техн≥ки. ” свою чергу, практичне техн≥кознанн€ вивчаЇ процеси прийн€тт€ ≥нженерних р≥шень у сфер≥ проектуванн€ обТЇкт≥в техн≥ки ≥ виробничоњ технолог≥њ.

√оловна особлив≥сть техн≥чних наук визначаЇтьс€ тим, що вони функц≥онують на стику науковоњ й ≥нженерноњ д≥€льност≥, а тому њм притаманна своЇ специф≥чне завданн€ Ц ви€вл€ти звТ€зок будови та функц≥онуванн€ техн≥чних обТЇкт≥в. ќтже, техн≥чне знанн€ Ї знанн€м про штучн≥ обТЇкти, створен≥ людьми дл€ дос€гненн€ тих або ≥нших ц≥лей. «м≥стов≥ особливост≥ цього знанн€, повТ€заного з≥ сферою ≥нтелектуального конструюванн€, пол€гаЇ в тому, що воно насамперед ви€вл€Ї звТ€зок структурних, функц≥ональних ≥ природних характеристик штучного обТЇкта.

Ўтучн≥ техн≥чн≥ обТЇкти €вл€ють собою синтез У природного Ф та У штучного Ф. ѓх штучн≥сть ви€вл€Їтьс€ в тому, що вони Ї продуктом творчоњ людськоњ д≥€льност≥, в≥дображаючи у соб≥ ц≥л≥ ц≥Їњ д≥€льност≥. «азначимо, що природничонаукове знанн€, зокрема ф≥зичне, отримують внасл≥док абстрагуванн€ в≥д властивостей реальних предмет≥в, речей ≥ €вищ природи (у тому числ≥ граничного абстрагуванн€-≥деал≥зац≥њ), нехтуючи не≥стотн≥ми звТ€зками, взаЇмод≥€ми ≥ процесами (€вищами) та розгл€даючи зам≥сть реального ф≥зичного €вища його схематичну модель, в €к≥й в≥дображаЇтьс€ за допомогою ≥деальних ф≥зичних обТЇкт≥вта процес≥в т≥льки ≥стотн≥ звТ€зки, взаЇмод≥њ та процеси. –оль ≥деальних обТЇкт≥в ≥ процес≥в в≥д≥грають матер≥альна точка, абсолютно тверде т≥ло, ад≥абатний процес тощо. –азом з тим, техн≥чне знанн€ в≥дноситьс€ до обТЇкт≥в, €к≥ Ї не т≥льки ≥деальними (електричний коливальний контур, чотириполюсник, к≥нематичний ланцюг тощо), але одночасно реальними обТЇктами.  р≥м цього, пор€д з критер≥Їм ≥стинност≥, €кий притаманний будь-€кому знанню, дл€ техн≥чного знанн€ характерний критер≥й ефективност≥ в контекст≥ ≥нженерних розробок.

“аким чином, техн≥чне знанн€ даЇ опис функц≥онуванн€ техн≥чного обТЇкта за умови в≥домих його властивостей, ф≥зичних ≥ х≥м≥чних процес≥в, а також характеристик зовн≥шнього середовища. —аме тому, анал≥з ф≥зичних ≥ х≥м≥чних процес≥в, що в≥дбуваютьс€ в техн≥чних обТЇктах, направлено на ви€вленн€ сутност≥ техн≥чних властивостей. “ому в техн≥чний теор≥њ (найб≥льш висока форма узагальненн€ та систематизац≥њ знань) окр≥м функц≥й, €к≥ притаманн≥ природничонауков≥й теор≥њ (опис, по€сненн€, завбаченн€), ≥снуЇ ще конструктивно-проектна функц≥€.

“ехн≥чн≥ науки ≥сторично сформувалис€ значно п≥зн≥ше (XIX ст.) н≥ж природнич≥, тобто в епоху зародженн€ та прискореного розвитку глобальних ≥нтегративних процес≥в. “ому специф≥кою техн≥чного знанн€ Ї його ≥нтегративний характер, що обТЇднуЇ природн≥, функц≥ональн≥ (техн≥чн≥) та конструктивн≥ (морфолог≥чн≥) параметри техн≥чних обТЇкт≥в. ќбмеженн€, що задаютьс€ природничонауковими законами, ≥стотно впливають на ефективн≥сть функц≥онуванн€ створеного техн≥чного обТЇкта. ” той час, €к природничонаукове знанн€ виникаЇ при ц≥леспр€мованому досл≥дженн≥ ≥снуючоњ природи та њњ проблем, то техн≥чне знанн€ формуЇтьс€ на р≥вн≥ попередньо поставлених завдань практики (≥нженерноњ д≥€льност≥) Ц створенн€ нових штучних обТЇкт≥в, €к≥ мають задан≥ властивост≥, параметри та характеристики. ≤з практичноњ направленост≥ техн≥чного значенн€ випливаЇ необх≥дн≥сть стандартизац≥њ свого зм≥сту, що закр≥плюЇтьс€ законодавчо у вигл€д≥ патентованих винаход≥в ≥ промислових зразк≥в, €к≥ задовольн€ють сусп≥льно- практичн≥ потреби. ќсь чому, техн≥чн≥ науки розгл€даютьс€ €к в≥дносно самост≥йн≥ науки з≥ своњми ц≥л€ми, завданн€ми, методами ≥ предметами досл≥дженн€.

≤ нарешт≥, п≥дсиленн€ ≥нтегративних процес≥в у науц≥, в умовах суперечливоњ Їдност≥ процес≥в ≥нтеграц≥њ та диференц≥ац≥њ, проблема взаЇмопроникненн€ фундаментальних ≥ прикладних досл≥джень, а також досл≥дно-конструкторських розробок (ƒ –) стаЇ особливо важливою.

‘ундаментальн≥ досл≥дженн€ направлен≥ на в≥дкритт€ нових €вищ природи (д≥йсност≥), ви€вленн€ найб≥льш глибоких, ≥стотних звТ€зк≥в та взаЇмод≥й, €к≥ визначають механ≥зми вивчаЇмих процес≥в. ‘ундаментальн≥ науков≥ теор≥њ виступають методолог≥чною основою розвитку прикладних наукових дисципл≥н. ќстанн≥ ≥сторично сформувалис€ на баз≥ практичного використанн€ результат≥в природничонаукових досл≥джень €к≥ направлен≥ на задоволенн€ тих чи ≥нших практичних потреб.

ћетою прикладних наукових досл≥джень Ї пошук загальних принцип≥в ≥ метод≥в використанн€ результат≥в фундаментальних досл≥джень. ѕеред прикладними досл≥дженн€ми не ставитьс€ завданн€ створенн€ техн≥чного обТЇкта. ћета цих досл≥джень Ц Узабезпечити ≥нженера знанн€ми, €к≥ дозвол€ють створити техн≥чний обТЇкт, тобто знанн€ми про шл€хи та характерн≥ особливост≥ тих €вищ, €к≥ можуть набути практичне застосуванн€Ф [1, —. 24]. ” свою чергу, ƒ – використовують результати прикладних досл≥джень з метою модерн≥зац≥њ вже ≥снуючих або створенн€ нових техн≥чних обТЇкт≥в. ƒ – базуютьс€ на в≥домих конструктивно-техн≥чних ≥ технолог≥чних знанн€х, використовуючи дл€ проектуванн€ реального техн≥чного пристрою (установки, машини) не т≥льки абстрактно-теоретичн≥ схеми природознавства, а також ≥деальн≥ модел≥ техн≥чноњ теор≥њ: структурн≥, функц≥ональн≥, процесн≥ та ≥нш≥ схеми. ƒ – Ї €дром техн≥чного досл≥дженн€, результати €кого повинн≥ задовольн€ти сусп≥льну практичну потребу.

“ерм≥н У техн≥ка Ф походить в≥д грецького слова У techne Ф, €ке означаЇ вм≥нн€, майстерн≥сть. ÷е п≥дтверджуЇ той факт, що техн≥чн≥ обТЇкти Ц це реальн≥ обТЇкти, €к≥ штучно створен≥ дл€ виконанн€ певних доц≥льних функц≥й, зокрема дл€ зд≥йсненн€ процесу виробництва й обслуговуванн€ невиробничих потреб сусп≥льства.

“ехн≥ка Ц пон€тт€ збиральне. ¬она визначаЇтьс€ €к:

1) зас≥б прац≥ (виробнича точка зору);

2) сусп≥льна матер≥альна система (системна точка зору);

3) особливим чином орган≥зована людиною сукупн≥сть перетворень речовини, енерг≥њ й ≥нформац≥њ та взаЇмозвТ€зок м≥ж ними, €к≥ характеризують њњ У входи Ф ≥ У виходи Ф (к≥бернетична точка зору).

¬≥домо, що до техн≥ки в≥дноситьс€ сукупн≥сть механ≥зм≥в, пристроњв, установок ≥ машин, а також систем ≥ засоб≥в керуванн€, добуванн€, збер≥ганн€, переробленн€ та передаванн€ речовин, енерг≥њ й ≥нформац≥њ. ÷е в≥дпов≥даЇ основним виробничим елементам техн≥ки:

1) матер≥али (на що д≥Ї техн≥ка);

2) енерг≥€ (чим д≥Ї техн≥ка);

3) технолог≥€ (€к д≥Ї техн≥ка).

ѕродуктом виробничоњ техн≥ки Ї вироби (детал≥, складальн≥ одиниц≥, комплекти та комплекси.

як ми ран≥ше висв≥тлили, техн≥чний обТЇкт маЇ подв≥йну природу, €к синтез природного та штучного. ѓх штучн≥сть виражаЇтьс€ у тому, що вони Ї продуктом творчоњ д≥€льност≥ людини, в≥дображаючи у соб≥ ц≥л≥ ц≥Їњ д≥€льност≥. ƒл€ зд≥йсненн€ своњх ц≥лей людина перетворюЇ речовини, матер≥али та т≥ла природи, надаЇ њм визначену форму та властивост≥, €к≥ в≥дпов≥дають задан≥й функц≥њ. ћеж≥ УштучногоФ завжди визначаютьс€ УприроднимФ, тобто властивост€ми т≥л, ф≥зичних пол≥в, про€вленн€м закон≥в природи, €к≥ установл€ютьс€ природничими науками.

« точки зору системолог≥њ (ученн€ про системи), обТЇкти техн≥ки €вл€ють собою в≥дкрит≥ ц≥л≥сн≥ матер≥альн≥ системи, €к≥ займають пром≥жну позиц≥ю м≥ж двома саморозвиваючими системами Ц людським сусп≥льством ≥ природою, а саме Ї частинним випадком антропогенних несаморозвиваючих штучних систем (в≥д гр. anthropos Ц людина + denos Ц походженн€).

“ехн≥чний обТЇкт (“ќ) Ц створений людиною або автоматом реально ≥снуючий пристр≥й, призначений дл€ задоволенн€ певноњ потреби.

ƒо “ќ можна в≥днести окрем≥ машини, апарати, прилади, ручн≥ знар€дд€ прац≥, будинки, споруди, од€г ≥ т. п. пристроњ, що виконують певну функц≥ю (операц≥ю) з перетворенн€ речовини (живоњ та неживоњ природи), енерг≥њ або ≥нформац≥йних сигнал≥в. ƒо “ќ будемо також в≥дносити будь-€кий з елемент≥в (агрегат, блок, вузол, деталь), ≥з €ких складаютьс€ машини, апарати, прилади тощо, а також будь-€кий з комплекс≥в взаЇмоповТ€заних машин, апарат≥в, прилад≥в. ÷е може бути технолог≥чна л≥н≥€, цех, завод ≥ т. п.

«азначимо, що €к синон≥м пон€тт€ Ђтехн≥чний обТЇктї в л≥тератур≥ часто використовують пон€тт€ У техн≥чна система Ф. як випливаЇ з попередньоњ лекц≥њ, системотехн≥ка Ї теоретичною основою анал≥зу ≥снуючих та проектуванн€ нових техн≥чних систем [2].

як правило, системотехн≥ка своњм предметом досл≥дженн€ маЇ складн≥ техн≥чн≥ та технолог≥чн≥ системи. ¬≥дпов≥дно до п≥дходу ƒж. лира [3], система €к обТЇкт досл≥дженн€ Ї, з одного боку, множиною властивостей, ≥з кожною з €ких повТ€зана множина його про€в≥в, а з ≥ншого боку Ц множиною базис≥в, ≥з кожним з €ких повТ€зана множина њњ елемент≥в. «в≥дси, система досл≥джуваного обТЇкта формально може бути представлена у вигл€д≥ математичноњ модел≥:

(5.1)

 

ƒе ≥-та властив≥сть ≥ множина њњ про€в≥в в≥дпов≥дно; j-ий базис ≥ множина елемент≥в; Ц модель досл≥джуваного системного обТЇкта, €ка не враховуЇ ≥Їрарх≥чну структуру ц≥лей ≥ задач управл≥нн€ (керуванн€) обЇктом.

як показали ћ.«. «гуровський, Ќ.ƒ. ѕанкратова [4], рекурсивно вкладеним техн≥чним системам, €к обТЇктам системного досл≥дженн€, характеристики кожного з €ких визначають ц≥л≥ системного досл≥дженн€, можна надати так≥ означенн€ [4, с. 69-70]:

v “ехн≥чна система Ц матер≥альний ц≥л≥сний обТЇкт, призначений дл€ виконанн€ певноњ функц≥њ у заданих умовах, техн≥чно реал≥зований на основ≥ впор€дкованоњ за номенклатурою, ск≥нченноњ множини функц≥онально взаЇмозалежних, структурно взаЇмоповТ€заних функц≥ональних елемент≥в, €к≥ технолог≥чно взаЇмод≥ють.

v —кладна техн≥чна система Ц матер≥альний ц≥л≥сний обТЇкт, призначений дл€ виконанн€ ск≥нченноњ множини функц≥й у заданих умовах, техн≥чно реал≥зований на основ≥ впор€дкованоњ за номенклатурою, ск≥нченноњ множини функц≥онально взаЇмозалежних, структурно взаЇмоповТ€заних функц≥ональних техн≥чних систем, €к≥ технолог≥чно взаЇмод≥ють.

v —кладна ≥Їрарх≥чна система Ц це ц≥л≥сний обТЇкт, утворений ≥з функц≥онально р≥знотипних систем, структурно взаЇмоповТ€заних ≥Їрарх≥чною п≥дпор€дкован≥стю ≥ функц≥онально обТЇднаних дл€ дос€гненн€ заданих ц≥лей за певних умов. ѕрикладами таких систем можуть служити сучасн≥ виробнич≥ обТЇкти, косм≥чн≥ системи звТ€зку, нав≥гац≥њ, дистанц≥йного зондуванн€, всесв≥тн€ система об'Їднаних комп'ютерних мереж дл€ збер≥ганн€ ≥ передач≥ ≥нформац≥њ (≤нтернет), сучасн≥ системи управл≥нн€ рег≥онами, корпорац≥€ми, багатопроф≥льними ф≥рмами тощо.

v ¬елика техн≥чна система Ц матер≥альний просторово обмежений обТЇкт, призначений дл€ виконанн€ певноњ множини функц≥й у заданих умовах, техн≥чно реал≥зований на основ≥ впор€дкованоњ за номенклатурою, ск≥нченноњ множини просторово в≥ддалених або зосереджених, функц≥онально взаЇмозалежних, структурно та орган≥зац≥йно взаЇмозалежних складних техн≥чних систем, €к≥ технолог≥чно й ресурсно взаЇмод≥ють.

v Ќадвелика техн≥чна система Ц матер≥альний просторово обмежений обТЇкт, призначений дл€ виконанн€ певноњ множини функц≥й у заданих умовах, техн≥чно реал≥зований на основ≥ впор€дкованого за ц≥л€ми ≥ (або) номенклатурою, обмежений множиною просторово в≥ддалених ≥ (або) зосереджених у межах рег≥ону, функц≥онально ≥ (або) ресурсно взаЇмозалежних великих ≥ (або) складних техн≥чних систем, €к≥ технолог≥чно й орган≥зац≥йно взаЇмод≥ють.

v √лобальна техн≥чна система Ц матер≥альний обТЇкт, призначений дл€ виконанн€ необх≥дних функц≥й у певн≥й галуз≥ д≥€льност≥ за м≥нливих умов, техн≥чно реал≥зований на основ≥ неск≥нченноњ множини в≥ддалених у межах глобального простору, погоджених за ц≥л€ми, можливост€ми та ≥ншими показниками д≥€льност≥, функц≥онально ≥ (або) ресурсно взаЇмозалежних надвеликих, великих ≥ (або) складних техн≥чних систем, €к≥ технолог≥чно й орган≥зац≥йно взаЇмод≥ють.

v √лобальна техн≥чна суперсистема Ц матер≥альний обТЇкт, призначений дл€ виконанн€ необх≥дних функц≥й у д≥€льност≥ людини за м≥нливих умов, техн≥чно реал≥зований на основ≥ неск≥нченноњ множини функц≥онально ≥ (або) ресурсно взаЇмозалежних глобальних техн≥чних систем, €к≥ технолог≥чно й орган≥зац≥йно взаЇмод≥ють.

v √лобальна суперсистема Ц матер≥альний обТЇкт, призначений дл€ виконанн€ необх≥дних функц≥й у д≥€льност≥ людини за м≥нливих умов, техн≥чно реал≥зований на основ≥ неск≥нченноњ множини функц≥онально й ресурсно взаЇмозалежних глобальних техн≥чних, орган≥зац≥йних, ≥нформац≥йних та ≥нших суперсистем, €к≥ технолог≥чно й орган≥зац≥йно взаЇмод≥ють.

«азначимо, що назван≥ системи, починаючи з≥ складноњ техн≥чноњ системи ≥ зак≥нчуючи глобальною суперсистемою, в≥др≥зн€ютьс€ €к р≥зноман≥тт€м тип≥в елемент≥в (р≥зн≥ класи ф≥зичних, х≥м≥чних, механ≥чних тип≥в елемент≥в), так ≥ р≥зноман≥тт€м тип≥в в≥дношень (в≥д технолог≥чного, продукц≥йного взаЇмозвТ€зку до ≥нформац≥йного обм≥ну ≥ взаЇмод≥њ).

ƒосл≥дженн€ показують, що при розвитку техн≥чних систем дом≥нуЇ тенденц≥€ ускладненн€ орган≥зац≥њ. «окрема, це повТ€зано з широкою електрон≥зац≥Їю та компТютеризац≥Їю новоњ техн≥ки [5].

“аким чином, розвиток техн≥ки пов'€заний з переважанн€м тенденц≥њ ускладненн€, тобто з накопиченн€м ≥нформац≥њ, або зростанн€м негентроп≥њ за рахунок витрат енерг≥њ. —учасна техн≥ка та виробнич≥ технолог≥њ ор≥Їнтован≥ на над≥йн≥сть, живуч≥сть, ергатичн≥сть ≥ моб≥льну зм≥нюван≥сть б≥льш досконалими зразками.

«нову повертаЇмос€ до анал≥зу техн≥чних систем.

—кладн≥ техн≥чн≥ системи в≥дпов≥дають розгл€нутим ран≥ше у системному п≥дход≥ системним ≥нвар≥антам (замкнут≥сть, структурн≥сть, ≥Їрарх≥чн≥сть, ц≥л≥сн≥сть, динам≥чн≥сть, емерджентн≥сть, на€вн≥сть певноњ орган≥зац≥њ). ƒл€ цих систем матер≥ально вт≥люютьс€ так≥ пон€тт€, €к Уп≥дсистемаФ ≥ УелементФ. «окрема, асинхронний двигун складаЇтьс€ з зак≥нчених частин (статор ≥ ротор), €к≥ називаютьс€ терм≥ном Ђп≥дсистемаї. ¬казан≥ п≥дсистеми, в свою чергу, складаютьс€ з др≥бн≥ших частин, €к≥ виконують певн≥ функц≥њ Ц це елементи. ≤нтуњтивно здаЇтьс€ природним, що елемент Ц це в≥дносно непод≥льна частина ц≥лого, €ка виконуЇ роль елементарного нос≥€ €кост≥ системи. ≈лементом можна вважати болт з гайкою дл€ кр≥пленн€ виводу обмотки електродвигуна. ” загальному випадку, в залежност≥ в≥д виду техн≥чного обТЇкта елементом може бути частина детал≥, деталь, вузол, блок, агрегат, “—, комплекс техн≥чних систем.

“ерм≥н У ≥Їрарх≥чн≥сть Ф означаЇ, що кожен компонент системи може розгл€датис€ €к система (п≥дсистема) ширшоњ глобальноњ системи.

ƒл€ складноњ техн≥чноњ системи можна вид≥лити три основн≥ у€вленн€ [8]:

1) функц≥ональне у€вленн€ (‘-у€вленн€);

2) морфолог≥чне у€вленн€ (ћ-у€вленн€);

3) процесне у€вленн€ (ѕ-у€вленн€).

„астинними випадками останнього, тобто процесного у€вленн€, Ї технолог≥чне у€вленн€ (“-у€вленн€) та у€вленн€ розвитку системи (–-у€вленн€).

¬ теор≥њ проектуванн€ вказаним у€вленн€м в≥дпов≥даЇ р€д аспект≥в опису [9]:

Ц функц≥ональний аспект;

Ц конструкторський аспект;

Ц технолог≥чний аспект.

¬казан≥ вище у€вленн€ мають два типи форм про€ву:

1) вербальна форма (на природн≥й мов≥ моделюванн€ чи проектуванн€);

2) абстрактна форма (форма математичних моделей, граф≥в, семантичних мереж, фрейм≥в, продукц≥йних правил тощо).

≤Їрарх≥ю опису техн≥чних обТЇкт≥в системно ≥ поглиблено описав ќ.≤. ѕолов≥нк≥н [6]. «а його концепц≥Їю, кожний техн≥чний обТЇкт (“ќ) може бути представлений описами, €к≥ мають ≥Їрарх≥чну п≥дпор€дкован≥сть, а саме кожний подальший опис включаЇ в соб≥ попередн≥й ≥ б≥льш детально та повно характеризуЇ “ќ. ¬казан≥ описи розгл€даютьс€ €к ланцюг, €кий опосередкований знаком ≥мпл≥кац≥њ:

ѕотреба, або функц≥€ “ќ Þ “ехн≥чна функц≥€ (“‘) Þ ‘ункц≥ональна структура (‘—) Þ ‘≥зичний принцип д≥њ (‘ѕƒ) Þ “ехн≥чне р≥шенн€ (“–) Þ ѕроект  

 


 оротко розгл€немо сутн≥сть ≥Їрарх≥ю опису техн≥чних обТЇкт≥в за концепц≥Їю ќ.≤. ѕолов≥нк≥на.

ѕотреба, або функц≥€ техн≥чного обТЇкта P Ц це призначенн€ “ќ або мети його створенн€ (≥снуванн€). Ќехай уведемо позначенн€: D Ц вказ≥вки д≥њ, €к≥ виконуЇ даний “ќ, що приводить до бажаного результату, тобто до задоволенн€ (реал≥зац≥њ) потреби особи, ф≥рми, п≥дприЇмства, орган≥зац≥њ, установи тощо; G Ц вказ≥вка на обТЇкт, або предмет прац≥ (обробки), на €ке спр€мован≥ д≥њ D; H Ц зазначенн€ особливих умов ≥ обмежень, за €ких виконуютьс€ д≥њ D. “од≥ формал≥зац≥€ потреби можна подати у вигл€д≥ триплета:

 

P = á D, G, H ñ. (5.2)

 

ѕон€тт€ потреби завжди повТ€зано з людиною (колективом людей, соц≥умом, сусп≥льством) або автоматом (сукупн≥стю автомат≥в), €к≥ поставили завданн€ реал≥зац≥њ потреби (≥, можливо, €к≥ виконують проектуванн€ в≥дпов≥дного “ќ та його виготовленн€).

ѕризначенн€ техн≥чноњ системи Ц декларативна здатн≥сть системи реал≥зовувати на практиц≥ функц≥њ, €к≥ забезпечують дос€гненн€ визначеноњ мети. ѕризначенн€ системи може бути можливе чи плануюче. ѕризначенн€ системи забезпечуЇ можлив≥сть використанн€ системи €к засобу дос€гненн€ мети.

Ќа в≥дм≥ну в≥д конкретноњ потреби, пон€тт€ функц≥њ завжди повТ€зано з “ќ, €ка реал≥зуЇ цю потребу. ‘ункц≥њ системи Ц д≥њ системи, €к≥ виражаютьс€ у зм≥н≥ можливих њњ стан≥в ≥ спричин€Ї дос€гненн€ визначених ц≥лей (призначенн€ системи). ≤ншими словами, функц≥€ Ц це роль, €ку виконуЇ система чи њњ певн≥ компоненти (п≥дсистеми) дл€ дос€гненн€ поставлених перед системою ц≥лей (призначень системи).

ћета функц≥онуванн€ техн≥чноњ системи Ц к≥нцевий конкретний стан або результат, €кий намагаютьс€ дос€гти. —инон≥мами слова У функц≥онуванн€Ф Ї працювати, зд≥йснювати роботу, зд≥йснювати функц≥ю або функц≥њ, бути в д≥њ, д≥€ти, тощо.

“ехн≥чна функц≥€ (“‘) Ц це пон€тт€ F, €ке складаЇтьс€ з двох частин: задоволена потреба P ≥ ф≥зична операц≥€ Q, а саме:

F = á P, (5.3)

 

” функц≥онально-варт≥сному анал≥з≥ функц≥њ под≥л€ютьс€ на [7]:

1) головну функц≥ю, що в≥дпов≥даЇ мет≥ (призначенню) системи;

2) основн≥ (базов≥) функц≥њ, €к≥ в≥дображають ор≥Їнтац≥ю системи;

3) допом≥жн≥ (серв≥сн≥) функц≥њ;

4) непотр≥бн≥ (некорисн≥) функц≥њ;

5) шк≥длив≥ функц≥њ.

якщо xi Î X, Ц зм≥нн≥, що визначають функц≥ю детерм≥нованоњ системи, €к≥ дл€ кожного елемента дають залежн≥сть вих≥дних зм≥нних в≥д вх≥дних, то множина функц≥й залежить в≥д множини зм≥нних X, тобто

 

‘ = f (X), (5.4)

 

де f Ц символ функц≥њ.

” 1975 р. н≥мецький вчений –удольф  оллер запропонував функц≥онально-ф≥зичний метод Ц метод систематизованого пошуку принципово нових техн≥чних р≥шень, €кий ірунтуЇтьс€ на "“еор≥њ конструюванн€ на основ≥ перетворенн€ поток≥в". ¬с≥ “— за на€вн≥стю в них основних поток≥в енерг≥њ, речовини або ≥нформац≥њ –.  оллер д≥лить на три класи:

1) машини Ц характеризуютьс€ потоками ≥ перетворенн€м енерг≥њ;

2) апарати Ц потоками ≥ перетворенн€м речовин;

3) прилади Ц потоками ≥ переробкою ≥нформац≥њ (сигнал≥в).

¬с≥ зм≥ни в “— зв'€зуютьс€ т≥льки з≥ зм≥нами властивостей ≥ стан≥в цих поток≥в, €к≥ можна звести до к≥нцевого числа елементарних функц≥й ≥ основних операц≥й (д≥й). –.  оллер порахував, що наб≥р основних операц≥й складаЇтьс€ з 14 пар пр€мих ≥ зворотних перетворень: 1) випром≥нюванн€ Ц поглинанн€; 2) пров≥дн≥сть Ц ≥золюванн€; 3) зб≥р Ц розс≥юванн€; 4) проведенн€ Ц непроведенн€; 5) перетворенн€ Ц зворотне перетворенн€; 6) зб≥льшенн€ Ц зменшенн€; 7) зм≥на напр€мку Ц зм≥на напр€мку; 8) вир≥внюванн€ Ц коливанн€; 9) зв'€зок Ц перериванн€; 10) з'Їднанн€ Ц роз'Їднанн€; 11) об'Їднанн€ Ц под≥л; 12) накопиченн€ Ц видача; 13) в≥дображенн€ Ц зворотне в≥дображенн€; 14) ф≥ксуванн€ Ц розф≥ксуванн€.

ѕроцеси в техн≥чн≥й систем≥ Ц це посл≥довн≥ зм≥ни стан≥в системи або сукупн≥сть посл≥довних д≥й дл€ дос€гненн€ визначених результат≥в.

ѕроцесний п≥дх≥д в орган≥зац≥йних системах розгл€даЇ управл≥нн€, €к безперервний ланцюг взаЇмоповТ€заних управл≥нських функц≥й (процес≥в), кожен з €ких складаЇтьс€ з сер≥њ взаЇмоповТ€заних д≥й. «окрема, це процеси плануванн€, орган≥зац≥њ, мотивац≥њ, контролю, комун≥кац≥њ, ухваленн€ р≥шень та ≥нших д≥й, спр€мованих на дос€гненн€ загальноњ мети орган≥зац≥њ.

ѕроцесний п≥дх≥д в техн≥чних системах маЇ справу з керуванн€м з боку керуючоњ (автоматичноњ) системи ≥ з потоковими звТ€зками Ц це елементи, €к≥ реал≥зують певн≥ ф≥зичн≥ операц≥њ та утворюють пот≥к речовини, енерг≥њ, сигнал≥в, €к≥ проход€ть перетворенн€. ”с≥ функц≥њ системи виконуютьс€ при на€вност≥ (за допомогою) поток≥в. –озр≥зн€ють так≥ види поток≥в: матер≥альн≥, енергетичн≥, ≥нформац≥йн≥, ф≥нансов≥, людськ≥ та ≥н.

ѕозначимо буквою Q ф≥зичну операц≥ю. “од≥ ф≥зична операц≥€ (‘ќ) Ц ф≥зичне перетворенн€ заданого вх≥дного потоку ѕвх. , або фактору, у вих≥дний пот≥к ѕвих. (фактор). ѕосередником цього перетворенн€ Ї операц≥€ –.  оллера, €ка позначаЇтьс€ буквою . якщо вх≥дний пот≥к ѕвх. в≥дпов≥даЇ на запитанн€ Ђщо?ї, вих≥дний пот≥к ѕвих. Ц Ђв що?ї, то операц≥€ –.  оллера в≥дпов≥даЇ на запитанн€ Ђ€к?ї. ќпис ф≥зичноњ операц≥њ формал≥зовано можна подати таким чином:

 

Q =(ѕвх. Ѓ ≈ Ѓ ѕвих.). (5.5)

 

” табл. 5.1.наведемо дек≥лька приклад≥в опису ф≥зичних операц≥й –.  оллера.

“аблиц€ 5.1

ќпис ф≥зичних операц≥й за допомогою операц≥њ –.  оллера

Ќайменуванн€ “ќ ¬х≥дний пот≥кѕвх ќперац≥€  оллера ≈ ¬их≥дний пот≥кѕвих
≈лектроплита ≈лектричний струм ѕеретворенн€ енерг≥њ “епло
—в≥тильник ≈лектричний струм ѕеретворенн€ енерг≥њ —в≥тловий пот≥к, тепло
¬антажний автомоб≥ль ѕаливо ѕеретворенн€ речовини –ух, тепло
≈лектронний випр€мл€ч «м≥нний електричний струм  оливанн€ Цвир≥внюванн€ ѕост≥йний електричний струм
≈лектронний п≥дсилювач «м≥нний електричний сигнал «б≥льшенн€ Ц зменшенн€ «м≥нний електричний сигнал
ƒзеркало —в≥тловий пот≥к «м≥на напр€мку Ц зм≥на напр€мку —в≥тловий пот≥к
–ефлектор ѕот≥к електромагн≥тних хвиль «б≥р Ц розс≥юванн€ ѕот≥к електромагн≥тних хвиль
¬имикач ≈лектричний струм «в'€зок Ц перериванн€ ¬≥дсутн≥сть електричного струму

 

ѕотоки в систем≥ повТ€зан≥ з≥ структурою, €ка виконуЇ роль обмежень на потоки в простор≥ та в час≥. ќ.≤. ѕолов≥нк≥н розр≥зн€Ї функц≥ональн≥ структури (‘—) техн≥чних обТЇкт≥в двох вид≥в: конструктивна ‘— ≥ потокова ‘—, €к≥ доповнюють одна ≥ншу. як в≥домо [8], функц≥ональна структура в≥дображаЇ функц≥ональн≥ звТ€зки м≥ж обТЇктами (лог≥чна структура), а потоковаструктура Ц потоков≥ звТ€зки (прагматична структура). ¬важаЇтьс€, що функц≥ональна структура “ќ буваЇ двох вид≥в: конструктивна ‘— ≥ потокова ‘—, €к≥ доповнюють одна одну.

 онструктивна ‘— €вл€Ї собою ор≥Їнтований граф, вершини €кого Ї найменуванн€ елемент≥в, а дуги Ц функц≥њ елемент≥в. як приклад, розгл€немо конструктивну ‘— електричноњ частини електроплитки (рис.5.1). ≈лектромережа V1 Ї джерелом напруги, €ка за умови замкнутост≥ електричного кола, викликаЇ електричний струм ≤ (функц≥€ ‘1). ѕров≥д V2 маЇ функц≥ю ‘2 Ц проводити струм в≥д електромереж≥ до штепсельноњ розетки V3, €ка зТЇднуЇ ≥ розТЇднуЇ пров≥д з електромережею (функц≥€ ‘3). ¬≥д штепсельноњ розетки струм тече по пров≥днику V4, €кий приЇднаний до сп≥рал≥ (функц≥€ зТЇднанн€ ‘4). —п≥раль V5 нагр≥ваЇ Їмн≥сть з р≥диною V6 до кип≥нн€ (функц≥€ ‘5).

 

V
 
 
 
 
1 2 3 45

 

 

V1 V2 V3 V4 V5 V6

 

–ис. 5.1.  онструктивна функц≥ональна структура побутовоњ електроплитки

 

” потоков≥й ‘— кожний елемент реал≥зуЇ певну ‘ќ на основ≥ одного чи дек≥лькох ф≥зико-техн≥чних ефект≥в (‘“≈) Ц р≥зних застосувань ф≥зичних закон≥в, законом≥рностей та насл≥дк≥в з них, ф≥зичних ефект≥в ≥ €вищ (закон ќма, ефект ѕельтьЇ, €вище електромагн≥тноњ ≥ндукц≥њ тощо). ќсновний процес переводить вх≥д системи у вих≥д. Ќаприклад, аналоговий сигнал перетворюЇтьс€ у дискретний, матер≥ал Ц у вир≥б, холодна вода Ц у гар€чу.

ѕотокова ‘— €вл€Ї собою граф, вершини €кого Ї найменуванн€ елемент≥в техн≥чноњ системи або найменуванн€ операц≥й  оллера ≈ (випром≥нюванн€-поглинанн€, пров≥дн≥сть-≥золюванн€, зб≥р-розс≥юванн€, перетворенн€, зб≥льшенн€-зменшенн€ тощо), а дугами Ц вх≥дн≥ та вих≥дн≥ потоки (фактори). «окрема потокова ‘— маЇ вигл€д, зображений на рис. 5.2.

«в'€зок Ц перериванн€ електричноњ напруги штепсельною розеткою ≥ вилкою (фактор ѕ1) викликаЇ у провод≥ W1 електричний струм або в≥дсутн≥сть його. ≈лектричний струм пров≥дност≥ по сут≥ Ї потоком електромагн≥тноњ енерг≥њ ѕ2 у пров≥днику (провод≥). ѕроходженн€ струму по вольфрамов≥й сп≥рал≥ W2 викликаЇ пот≥к тепловоњ енерг≥њ ѕ3, €кий нагр≥ваЇ воду в каструл≥ W3 , ≥ пот≥к електромагн≥тноњ енерг≥њ ѕ4 (переважно у вигл€д≥ ≥нфрачервоного випром≥нюванн€), €кий нагр≥ваЇ пов≥тр€ ≥ предмети зовн≥шнього середовища W4 .

‘ункц≥ональний аспект опису техн≥чноњ системи пов'€заний з в≥дображенн€м принцип≥в њњ функц≥онуванн€ ≥ способ≥в д≥њ, характеру ф≥зичних й ≥нформац≥йних процес≥в, €к≥ прот≥кають в систем≥, ≥ знаход€ть в≥дображенн€ в принцип≥альних, структурних, функц≥ональних ≥ к≥нематичних схемах та супров≥дних документах.

ѕринцип д≥њ розгл€даЇтьс€ €к основна процесна характеристикатехн≥чноњ системи, €ка вказуЇ на њњ функц≥ональну структуру, а також на закони природи, €к≥ виражен≥ ф≥зичними €вищами й ефектами, законами ф≥зики та х≥м≥њ, та €к≥ визначають х≥д процесу та його основн≥ особливост≥. « Упринципом д≥њФ повТ€зана характеристика процесу, €кий зд≥йснюЇтьс€ в техн≥чному обТЇкт≥ та основн≥ д≥њ, €к≥ обТЇкт здатний зробити.

 

 


 

ѕ3 W3

W1

ѕ1 ѕ2 W2

 

 

 


ѕ4

 

W4

–ис. 5.2. ѕотокова функц≥ональна структура побутовоњ електроплитки

 

Ќаприклад, в клас≥ Уасинхронн≥ двигуниФ реал≥зуЇтьс€ один ≥ той же принцип д≥њ, €кий базований на законах Ѕ≥о-—авара-Ћапласа, јмпера, електромагн≥тноњ ≥ндукц≥њ ‘араде€ ≥ динам≥ки обертального руху. ƒ≥йсно, при прот≥канн≥ трифазного зм≥нного струму по обмотках статора в електродвигун≥ створюЇтьс€ обертальне магн≥тне поле, €ке наводить електроруш≥йну силу (≈–—) ≥ струм ≥ндукц≥њ в обмотках ротора. ¬заЇмод≥€ струму ротора з магн≥тним полем статора викликаЇ момент сил, що обертаЇ ротор з кутовою швидк≥стю, €ка менше швидкост≥ пол€ (ефект асинхрон≥зму).

якщо в €вищах ≥ процесах приймають участь т≥льки ф≥зичн≥ закони то говор€ть про ф≥зичний принцип д≥њ (‘ѕƒ). ƒл€ опису ‘ѕƒ визначеного техн≥чного обТЇкта використовуЇтьс€ в≥ртуальний фонд природничо-наукових ≥ науково-техн≥чних ефект≥в (ѕЌ ≥ Ќ“≈), €кий створений рос≥йськими науковц€ми (започаткував ќ.≤. ѕолов≥нк≥н) ≥ реал≥зований на основ≥ ≤нтернет-технолог≥й (див. http // www.effects.ru/). «окрема, проектуванн€ нових пристроњв захисту в≥д ураженн€ електричним струмом не уможливлюЇтьс€ без розвТ€занн€ складноњ задач≥ пошуку нових ‘ѕƒ, шл€хом автоматизованого чи автоматичного синтезу на баз≥ ≈ќћ з використанн€м в≥ртуального фонду ѕЌ ≥ Ќ“≈. ћожна показали, що принцип д≥њ класу Уасинхронн≥ двигуниФ одночасно реал≥зуЇ дек≥лька ѕЌ ≥ Ќ“≈.

“ерм≥н У спос≥б д≥њ Ф означаЇ спос≥б реал≥зац≥њ певного ‘ѕƒ, €кий зд≥йснюЇтьс€ в певному клас≥ техн≥чних обТЇкт≥в, а також конструктивне оформленн€ ‘ѕƒ, один ≥з вар≥ант≥в техн≥чних р≥шень, €кий в≥дпов≥даЇ п≥дкласу обТЇкт≥в. ¬ар≥антами техн≥чних р≥шень можуть бути асинхронн≥ двигуни, €к≥ мають р≥зноман≥тн≥ структури ротора: короткозамкнута обмотка типу Уб≥л€ча кл≥ткаФ, фазний ротор, масивний ротор, порожнистий ротор тощо.

“радиц≥йн≥ техн≥чн≥ системи, €к≥ удосконалюютьс€, або спроектован≥ нов≥ системи п≥ддаютьс€ експлуатац≥йним випробуванн€м на процеси функц≥онуванн€ в р≥зних режимах.

ѕ≥д У режимом функц≥онуванн€ Ф (У режимом роботи Ф) електротехн≥чного пристрою (виробу) розум≥Їтьс€ сукупн≥сть умов роботи за певний ≥нтервал часу з врахуванн€м њх тривалост≥, посл≥довност≥, а також значень ≥ характеру навантаженн€. ¬казаним умовам роботи в≥дпов≥дають певн≥ значенн€ експлуатац≥йних параметр≥в. “ому в теор≥њ над≥йност≥ вказаний терм≥н означаЇ сукупн≥сть значень експлуатац≥йних параметр≥в виробу при використанн≥ його за призначенн€м. ƒо вказаних параметр≥в в≥днос€тьс€ потужн≥сть, швидк≥сть, цикл≥чн≥сть роботи, тривал≥сть неперервноњ роботи тощо.

“ехн≥чне р≥шенн€ (“–) Ц це конструктивне оформленн€ ‘ѕƒ або ‘—. ѕри цьому використовують так≥ групи ознак [6]:

Ј перел≥к основних елемент≥в;

Ј взаЇмне розташуванн€ елемент≥в у простор≥;

Ј способи ≥ засоби зТЇднанн€ та звТ€зки елемент≥в м≥ж собою;

Ј посл≥довн≥сть взаЇмод≥њ елемент≥в у час≥; особливост≥ конструктивного виконанн€ елемент≥в (геометрична форма, матер≥ал ≥ т. д.);

Ј принципово важлив≥ сп≥вв≥дношенн€ параметр≥в дл€ “ќ в ц≥лому або окремих елемент≥в.

ќписуЇтьс€ “– на природн≥й мов≥ з граф≥чним зображенн€м. ƒл€ цього широко застосовуЇтьс€ в≥дпов≥дне програмне забезпеченн€. «окрема, дл€ систем автоматизованого проектуванн€ (—јѕ–) використовують програми проектуванн€ CAD, CAM, CAE та ≥н. як результат отримують проект. ¬ ≥нженерн≥й д≥€льност≥ проект (в≥д англ. design, в≥д лат. designare Ц

розм≥чати, вказувати, описувати, винаходити) Ц ц≥л≥сна сукупн≥сть моделей, властивостей або характеристик, описаних у форм≥, придатн≥й дл€ реал≥зац≥њ системи.

“ехн≥чн≥ обТЇкти у€вл€тьс€ й анал≥зуЇтьс€ €к техн≥чн≥ системи, €к≥ мають певн≥ €кост≥, властивост≥, параметри, показники, характеристики та ≥нш≥ атрибути (≥стотн≥ ознаки, нев≥дТЇмн≥ властивост≥). «д≥йснимо спробу њх описати та по€снити.

ѕочнемо з характеристики, тобто з в≥дм≥тноњ властивост≥ техн≥чних обТЇкт≥в. –озгл€дають так≥ класи характеристик електротехн≥чних вироб≥в:

Ј ф≥зична характеристика (механ≥чна, теплова, електрична, електромагн≥тна);

Ј ергоном≥чна характеристика (конструкторська, ф≥з≥олог≥чна, естетична, еколог≥чна, безпека людини);

Ј техн≥чна характеристика (техн≥чн≥ властивост≥, техн≥чн≥ характеристики, техн≥чн≥ параметри, техн≥чн≥ показники);

Ј процесна характеристика (принцип д≥њ, спос≥б д≥њ, ф≥зична операц≥€);

Ј функц≥ональна характеристика (продуктивн≥сть, швидкод≥€, точн≥сть, режими функц≥онуванн€);

Ј характеристика €кост≥ (€к≥сть вих≥дних матер≥ал≥в, ефективн≥сть, над≥йн≥сть, живуч≥сть, ремонтопридатн≥сть);

Ј часова характеристика (безв≥дмовн≥сть, доступн≥сть);

Ј економ≥чна характеристика (затрати матер≥ал≥в, затрати енерг≥њ, затрати на п≥дготовку та отриманн€ ≥нформац≥њ, габаритн≥ розм≥ри техн≥чного обТЇкта);

Ј характеристика простежуваност≥ (змога простежити ретроспективу створенн€ та вдосконаленн€ техн≥чного обТЇкта, сферу застосуванн€ або м≥сцезнаходженн€).

“ерм≥н У параметр Ф означаЇ ознаку виробу, €ка к≥льк≥сно характеризуЇ будь-€к≥ њњ властивост≥ або стани. ћожна говорити про параметри силового кабелю (кабелю, призначеного дл€ передач≥ електричноњ енерг≥њ струмами промисловоњ частоти) або про параметри режиму короткого замиканн€ ( «) електротехн≥чного пристрою, €к≥ характеризують його роботу в даному режим≥. Ќаприклад, до параметр≥в електродвигуна в≥днос€тьс€ геометричн≥ розм≥ри, споживана потужн≥сть, частота обертанн€ ротора, характеристики вх≥дного енергетичного потоку (напружен≥сть електричного пол€, напруга, сила струму, частота струму).

” системотехн≥ц≥ розр≥зн€ють внутр≥шн≥ параметри x 1, x 2, Е, x n техн≥чноњ системи, €к≥ задаютьс€ вектором

X = (x 1, x 2, Е, x n). (5.6)

 

¬их≥дн≥ параметри, €к≥ характеризують д≥ю системи на зовн≥шнЇ середовище, задаютьс€ вектором

Y = (y1, y2, Е,yk), (5.7)

 

де y1, y2, Е, yk Ц вих≥дн≥ параметри системи.

”правл≥нн€ може бути з боку людини (управл≥нськ≥ д≥њ з боку людини-оператора). ѕрикладом може бути управл≥нн€, €ке зд≥йснюЇ людина, €ка Ї частиною ергатичноњ системи, тобто системи У людина Ц машина Ц зовн≥шнЇ середовище Ф.

ћоже розгл€датис€ керуванн€ з боку техн≥чноњ автоматичноњ керуючоњ системи. ѕрикладом може бути контролер (в≥д англ. controller Ц регул€тор, керуючий пристр≥й), тобто пристр≥й керуванн€ в електрон≥ц≥ та обчислювальн≥й техн≥ц≥.

”правл≥нн€ (керуванн€) з боку керуючоњ системи задаютьс€ вектором

 

Q = (q1, q2, Е,qm), (5.8)

 

де q1, q2, Е, qm Ц параметри управл≥нн€ або параметри керуванн€.

«буренн€ з боку зовн≥шнього середовища, задаЇтьс€ вектором

 

G = (g1, g2, Е,gr). (5.9)

 

де g1, g2, Е, gr Ц параметри збуренн€ системи.

‘ункц≥€ системи пол€гаЇ в перетворенн≥ вход≥в Q у виходи Y, тобто:

 

Q Þ Y, (5.10)

 

а властивост≥ та повед≥нка системи залежить в≥д внутр≥шн≥х ≥ зовн≥шн≥х параметр≥в.

ѕовед≥нка техн≥чноњ системи Ц зовн≥шн≥й про€в њњ функц≥онуванн€. ” б≥льш широкому сенс≥, повед≥нка системи (не обовТ€зково техн≥чноњ) Ц це сукупн≥сть д≥й даноњ системи ≥ вс≥х њњ реакц≥й на зовн≥шн≥ впливи. ƒо повед≥нки в≥дноситьс€ зм≥ни, зростанн€, ускладненн€ чи спрощенн€ структури (руйнуванн€), розвиток.

ѕовед≥нка в≥дносно простоњ техн≥чноњ системи описуЇтьс€ математичною моделлю (ћћ) виду:

Y = F (X, Q, G), (5.11)

 

де F Ц оператор, тобто закон в≥дпов≥дност≥ внутр≥шн≥х, керуючих ≥ збурювальних параметр≥в параметрам виходу Y техн≥чноњ системи (рис. 5.3).

«ауважимо, що при функц≥онуванн≥, а тим б≥льше, при розвитку системи, де€к≥ вих≥дн≥ параметри y, (), приймають р≥зн≥ числов≥ значенн€, тобто залежать в≥д часу y(t), тому вони називаютьс€ фазовими зм≥нними стану системи.

 

G («овн≥шнЇ середовище)

X (“ехн≥чна система)

 

 


Q (¬х≥д)

Y (¬их≥д)

 


–ис. 5.3. ‘ормальна модель системи, €ка керована зовн≥

 

Ќаступний терм≥н У показник Ф рац≥онально розгл€дати п≥д кутом зору квал≥метр≥њ Ц галуз≥ науки, €ка узагальнюЇ ≥снуюч≥ теор≥њ вим≥рюванн€ та оц≥нюванн€ €кост≥ в р≥зних галуз€х знань.

якщо n1, n2,Е,nk Ц параметри системи (процесу), то показник u Ї функц≥Їю в≥д параметр≥в (фактор≥в), тобто маЇ м≥сце

u= u (n1, n2,Е,nk). (5.12)

 

” даному випадку У показник Ф Ц к≥льк≥сна характеристика будь-€коњ властивост≥ системи або ц≥леспр€мованого процесу, €ка Ї результатом вим≥рюванн€ або розрахунку.

ѕри функц≥онуванн≥ системи неминуче виникаЇ питанн€ ст≥йкост≥ Ц ЂЕздатност≥ системи пр€мувати з р≥зних початкових стан≥в до де€кого р≥вноважного (стац≥онарного) стануї [10, с. 678]. «азначимо, що ст≥йк≥сть повед≥нки (руху) систем €вл€Ї собою одно ≥з ви€в≥в емерджентност≥ (в≥д англ. emergent Ц неспод≥вано виникати) Ц на€вн≥сть у системи властивостей ц≥л≥сност≥, тобто таких властивостей, €к≥ не притаманн≥ складовим елементам.

“аким чином, ст≥йк≥сть Ц здатн≥сть системи збер≥гати пост≥йними, або в припустимих межах, своњ параметри, п≥дтримувати заданий режим функц≥онуванн€ або продовженн€ руху по накреслен≥й траЇктор≥њ, незважаючи на збурен≥ д≥њ зовн≥шнього середовища и розвитку самоњ системи.

як правило, ст≥йк≥сть Ї позитивною властив≥стю системи, €ка забезпечуЇ њњ функц≥онуванн€, розвиток ≥ збереженн€ ц≥л≥сност≥. ќднак у р€д≥ випадк≥в ст≥йк≥сть в≥дображаЇ ≥нерц≥йн≥сть Ц ЂЕ здатн≥сть системи протид≥€ти зовн≥шн≥м ≥ внутр≥шн≥м д≥€м, €к≥ мають мету зм≥нити њњ ран≥ше нам≥чений рух або розвитокї [11, с. 73]. ≤нерц≥йн≥сть в≥дображають рутинн≥сть систем, що обмежуЇ управл≥нн€ (керуванн€) ними.

¬елику актуальн≥сть маЇ проблема обірунтуванн€ вид≥в ст≥йкост≥. Ќа наш погл€д рац≥онально вид≥лити два ≥Їрарх≥чн≥ р≥вн≥ ст≥йкост≥:

1) дл€ простих систем (складених ≥з малоњ к≥лькост≥ звТ€заних м≥ж собою елемент≥в) Ц пасивн≥ форми ст≥йкост≥;

2) дл€ складних систем Ц активн≥ форми ст≥йкост≥.

ƒо пасивних форм ст≥йкост≥ в≥днос€тьс€:

а) м≥цн≥сть;

б) збалансован≥сть;

в) гомеостаз;

г) стаб≥л≥зац≥€.

ƒамо короткий анал≥з де€ким вказаним формам ст≥йкост≥ (б≥льш детально Ї в робот≥ [12]).

√омеостаз (в≥д гр. ὅμοιος Ц однаковий, под≥бний ≥ στάσις Ц сто€нн€, нерухом≥сть) забезпечуЇ рухливу ст≥йк≥сть системи. як в≥домо [13], в живому орган≥зм≥ управл≥нн€ зд≥йснюЇтьс€ на трьох р≥вн€х:

1) гомеостаз (системи регулюванн€ вегетативних функц≥й);

2) безумовн≥ рефлекси;

3) умовн≥ рефлекси.

√омеостаз Ї пристосувальний чинник повед≥нки орган≥зму за допомогою негативних зворотних звТ€зк≥в (Ќ««). ѕри зм≥нах впливу зовн≥шнього та внутр≥шнього середовища жив≥ орган≥зми намагаютьс€ забезпечити оптимальн≥ умови свого ≥снуванн€. ÷≥ умови припускають збереженн€ важливих констант орган≥зму (температури, тиску, густини кров≥ ≥ т. ≥н.) в певних допустимих межах, €к≥ вит≥кають ≥з внутр≥шньоњ орган≥зац≥њ б≥олог≥чноњ системи. √омеостатичн≥ механ≥зми враховуютьс€ у сучасних системах штучного ≥нтелекту, а також в ≥нших складних системах, достатньо повних опис €ких досить утруднений.

“ехн≥чн≥ системи стаб≥л≥зац≥њ реал≥зуютьс€ в автоматичних системах, зокрема в системах автоматичного регулюванн€ (—ј–). ” вказаних системах значенн€ вих≥дноњ регульованоњ (керованоњ) величини x (t) п≥дтримуЇтьс€ або пост≥йним (в системах автоматичноњ стаб≥л≥зац≥њ) або зм≥нюЇтьс€ у в≥дпов≥дност≥ до заданоњ програми (в системах програмного керуванн€ та в сл≥дкувальних системах). ¬ даних системах на вх≥д регул€тора (автоматичного керувального пристрою) подаЇтьс€ задавальний сигнал x 0 (t), €кий маЇ ≥нформац≥ю про мету керуванн€ (величина x 0 (t) пост≥йна, зм≥нюЇтьс€ по задан≥й програм≥ або по дов≥льному закону в≥дпов≥дно в системах стаб≥л≥зац≥њ, програмного керуванн€ чи сл≥дкувальних системах). –егул€тор або ≥нший керуючий пристр≥й формуЇ керувальну д≥ю m(t), враховуючи збуренн€ l (t) зовн≥шнього та внутр≥шнього середовища. “аким чином формуЇтьс€ бажане значенн€ регульованоњ (керованоњ) величини x (t).

«азначимо, що системи керуванн€ можуть бути:

а) роз≥мкнут≥, €к≥ реал≥зують принцип керуванн€ по збуренню (ѕонселе-„≥колЇва), в €ких закон регулюванн€ формуЇтьс€ €к результат вим≥рюванн€ збуренн€ з метою його компенсац≥њ;

б) замкнут≥, €к≥ реал≥зують принцип керуванн€ по в≥дхиленню (ѕолзунова-”атта) завд€ки на€вност≥ негативного зворотного звТ€зку. ÷е дозвол€Ї усунути в≥дхиленн€ незалежно в≥д того, €ким збуренн€м воно викликано.

ƒо активних форм ст≥йкост≥ в≥днос€тьс€ [12]:

а) перешкодост≥йк≥сть;

б) саморегулюванн€;

в) керован≥сть;

г) адаптац≥€;

д) самонавчанн€;

е) самоорган≥зац≥€;

ж) над≥йн≥сть;

з) живуч≥сть.

«азначимо, що на€вн≥сть структури в складн≥й систем≥ припускаЇ ≥снуванн€ таких властивостей, €к ц≥л≥сн≥сть, ст≥йк≥сть й адаптивн≥сть.

як в≥домо [14], адаптац≥€ (в≥д лат. adapto Ц пристосуванн€) Ц здатн≥сть природних ≥ техн≥чних систем пристосовуватис€ до зм≥н умов зовн≥шнього середовища або / ≥ до своњх внутр≥шн≥м зм≥нам, що спричин€Ї до п≥двищенн€ ефективност≥ њх функц≥онуванн€.

≤ншими словами, адаптац≥€ Ї реакц≥Їю на зм≥ни умов, €к≥ протид≥ють д≥йсному чи можливому зниженню ефективност≥ функц≥онуванн€ системи. ѕри цьому, розр≥зн€ють два види адаптац≥њ [15]:

а) пасивна адаптац≥€ Ц система зм≥нюЇ своњ властивост≥ (повед≥нку) в середовищ≥, €ке зм≥нюютьс€;

б) активна адаптац≥€ Ц система зм≥нюЇ властивост≥ (повед≥нку) середовища.

ќчевидно, що при пасивн≥й адаптац≥њ можлива зм≥на структури системи. ÷е даЇ можлив≥сть гнучко реагувати на зм≥ни ситуац≥њ (зовн≥шнього середовища) або на зм≥ни мети розвитку системи.

Ќаступна активна форма ст≥йкост≥ техн≥чних систем Ц над≥йн≥сть. ÷е складна властив≥сть, €ка в загальному випадку складаЇтьс€ ≥з поЇднанн€ таких властивостей, €к безв≥дмовн≥сть, довгов≥чн≥сть, ремонтоздатн≥сть ≥ збережен≥сть.

Ќад≥йн≥сть Ц ЂЕ властив≥сть обТЇкта збер≥гати в час≥ в установлених межах значенн€ вс≥х параметр≥в, €к≥ характеризують здатн≥сть виконувати потр≥бн≥ функц≥њ в заданих режимах ≥ умовах застосуванн€, техн≥чного обслуговуванн€, ремонту, збер≥ганн€ ≥ транспортуванн€ї [16, с 185]. ≤ншими словами, Ђнад≥йн≥сть Ц здатн≥сть системи (обТЇкта) виконувати задан≥ функц≥њ, збер≥гаючи в час≥ значенн€ встановлених експлуатац≥йних показник≥в в заданих межах, в≥дпов≥дних заданим режимам ≥ умовам використанн€, техн≥чного використанн€ та ремонтуї [4, с 436].

Ќад≥йн≥сть маЇ певне в≥дношенн€ до ефективност≥ системи. ≈фективн≥сть Ц У це сп≥вв≥дношенн€ м≥ж дос€гнутим результатом ≥ використаними ресурсами Ф [17, с. 7], зокрема часовими, енергетичними, матер≥альними, економ≥чними тощо.

—кладн≥ техн≥чн≥ системи, €к≥ мають ≥Їрарх≥чну структуру та €к≥ над≥лен≥ властивост€ми адаптац≥њ та самоорган≥зац≥њ, повинн≥ високу живуч≥сть. ÷е означаЇ, що так≥ системи активно протисто€ть шк≥дливим д≥€м зовн≥шнього середовища.

Ѕ≥льш точне визначенн€ таке. Ђ∆ивуч≥сть Ц здатн≥сть системи збер≥гати властивост≥, необх≥дн≥ дл€ виконанн€ потр≥бних функц≥й, при на€вност≥ д≥€нь чи вплив≥в, не передбачених умовами нормальноњ експлуатац≥њї [16, с 168].

јктивн≥сть системи забезпечуЇтьс€ њњ орган≥зованою структурою ≥ повед≥нкою, що не спричин€Ї до в≥дмови вс≥Їњ системи нав≥ть при в≥дмов≥ будь-€кого компонента системи. ѕроте при цьому спостер≥гаЇтьс€ де€ке зниженн€ ефективност≥ функц≥онуванн€ системи, €ке характеризуЇ пристосовуван≥сть системи до дос€гненн€ мети функц≥онуванн€ (розвитку). ƒл€ п≥двищенн€ живучост≥ техн≥чних систем застосовують високонад≥йн≥ структурн≥ елементи, увод€ть при проектуванн≥ функц≥ональну та структурну надлишков≥сть, резервують компоненти, €к≥ повинн≥ мати модульний склад.

“ерм≥н Ђмодульї (в≥д лат. modulus Ц м≥ра, такт, ритм, величина) в науц≥ та техн≥ц≥ використовуЇтьс€ з к≥нц€ XVIII ст.. ÷ей терм≥н у математиц≥ в≥д≥граЇ роль ≥нвар≥анта, у ф≥зиц≥ та в прикладних науках Ц маЇ назву де€ких коеф≥ц≥Їнт≥в, в арх≥тектур≥ та буд≥вництв≥ Ц визначаЇ вих≥дну м≥ру дл€ вираженн€ кратних метролог≥чних сп≥вв≥дношень розм≥р≥в частин буд≥вл≥ або спорудженн€.

” техн≥ц≥ внасл≥док обТЇктноњ (морфолог≥чноњ) декомпозиц≥њ проектуютьс€ конструктивн≥ модул≥ р≥зного ступеню складност≥, ознакою €ких Ї конструктивна завершен≥сть, що ЂЕрозгл€даЇтьс€ безв≥дносно до функц≥онального й ≥нформац≥йного зм≥сту ≥ Ї конструктивною м≥рою у проектуванн≥, виготовленн≥ й експлуатац≥њ техн≥чних системї [18, c. 65].

‘ункц≥ональна декомпозиц≥€ породжуЇ функц≥ональн≥ модул≥, €к≥ ЂЕрозгл€даютьс€ безв≥дносно до ф≥зичноњ реал≥зац≥њ, та можуть слугувати функц≥ональною м≥рою (одиницею) у проектуванн≥, виготовленн≥ й експлуатац≥њ техн≥чних системї [19, с. 141]. ѕрикладами таких модул≥в (ун≥ф≥кованих вузл≥в) Ї коробка передач автомоб≥л€, блок живленн€ рад≥оприймача, модуль р€дковоњ розгортки телев≥зора, автоматичний пристр≥й дл€ перем≥щенн€ й утриманн€ в просторовому положенн≥ ковзноњ опалубки монол≥тного буд≥вництва. як вказуЇ ј. Ѕор-–аменський, Ђосновною в≥дм≥нною особлив≥стю модул€ в≥д простоњ ц≥л≥сност≥ Ї на€вн≥сть у нього сукупност≥ властивостей, €к≥ дозвол€ють, не руйнуючи систему (структуру), в €ку в≥н входить, за необх≥дност≥ вилучати його, зам≥нюючи на ≥нший, €кий маЇ те ж саме функц≥ональне призначенн€, проте маЇ, наприклад, б≥льшу ефективн≥стьї [18, с. 32].

ќкр≥м пасивних, головну роль у розвитку техн≥ки ≥ технолог≥њ початку ’’≤ ст. в≥д≥грають активн≥ модульн≥ елементи та њх системи: м≥кропроцесори, високопродуктивн≥ компТютери, нейрокомпТютери, системи штучного ≥нтелекту, ≥нтелектуальн≥ силов≥ модул≥, промислов≥ роботи, ≥нтегрован≥ гнучк≥ виробнич≥ системи, а також адаптивно-самокеруюч≥, самоорган≥зуюч≥, самов≥дновлювальн≥ та самов≥дтворювальн≥ системи. ”н≥версальн≥сть активних модул≥в та њх систем повТ€зана з њх розширеними функц≥ональними можливост€ми, €к≥ попередньо програмуютьс€ або ситуац≥йно само програмуютьс€ та мають велику ступ≥нь орган≥зованост≥ та ц≥л≥сност≥ [12; 20].

ќзнаками пон€тт€ УмодульФ у техн≥ц≥ Ї: автономн≥сть, ц≥л≥сн≥сть (конструктивна або функц≥ональна завершен≥сть), структурна або функц≥ональна взаЇмозам≥нн≥сть. ќчевидно, що структурна взаЇмозам≥нн≥сть зумовлена зам≥ною модул≥в або њх елемент≥в, а функц≥ональна Ц зм≥ною в≥дношень або звТ€зк≥в м≥ж модул€ми (елементами).

ƒамо короткий анал≥з де€ким ≥ншим вищеназваним формам ст≥йкост≥, €к≥ притаманн≥ динам≥чним системам, звТ€зки в €ких €вл€ють собою взаЇмод≥ю (механ≥чну, ф≥зичну, х≥м≥чну, ≥нформац≥йну тощо), а також б≥льш досконалим системам Ц функц≥ональним системам. ќстанн≥ визначаютьс€ функц≥ональними звТ€зками ≥ њм притаманна орган≥зац≥€.

якщо в динам≥чних системах на основ≥ взаЇмод≥њ системо утворююче в≥дношенн€ ≥ властивост≥ вс≥Їњ системи детерм≥нован≥ властивост€ми вих≥дних елемент≥в, то в системах з функц≥ональними звТ€зками властивост≥ елемент≥в ≥ характер њх взаЇмод≥њ суттЇвим чином де терм≥нуЇтьс€ ц≥л≥сною системою. ¬ажливо п≥дкреслити, що €кщо рухлива ст≥йк≥сть динам≥чних систем забезпечуЇтьс€ гомеостазом, то у випадку функц≥ональних систем ст≥йк≥сть, кр≥м гомеостазу, забезпечуЇтьс€ за допомогою саморегулюванн€ або/≥ управл≥нн€ (керуванн€). «ауважимо, що терм≥н Ђкеруванн€ї ми застосовуЇмо дл€ техн≥чних систем.

“ак≥ функц≥ональн≥ системи, €к живий орган≥зм, попул€ц≥њ, б≥огеоценоз, б≥осфера, ноосфера, екосистема, економ≥ка, складна техн≥чна система ≥ т. д. мають специф≥чну форму внутр≥шньоњ самодетерм≥нац≥њ ≥ одночасно €к спос≥б забезпеченн€ ст≥йкост≥ Ц саморегулюванн€, самоуправл≥нн€ (самокеруванн€). ‘ункц≥ональн≥ системи, €ким притаманне управл≥нн€, Ї обТЇктом досл≥дженн€ к≥бернетики. ќчевидно так≥ системи вход€ть в клас к≥бернетичних систем.

Ѕудь-€ка система управл≥нн€ (керуванн€) маЇ щонайменше три основн≥ частини:

1) керуюча, к≥бернетична п≥дсистема (людина ≥ його центральна нервова система, компТютер, регул€тор, контролер тощо;

2) керована п≥дсистема (обТЇкт управл≥нн€, обТЇкт керуванн€);

3) канали пр€мого та зворотного звТ€зку.

ќбТЇкт управл≥нн€ чи обТЇкт керуванн€, €к в≥дкрита п≥дсистема, взаЇмод≥Ї з≥ зовн≥шн≥м середовищем, €ке чинить на нього збурюючу д≥ю.  еруюча (к≥бернетична) п≥дсистема, маючи ≥нформац≥ю про мету управл≥нн€ (керуванн€), тобто про бажаний стан обТЇкта, формуЇ керуючу д≥ю (управл≥нн€, керуванн€), €ке забезпечуЇ в≥дпов≥дн≥сть реального стану обТЇкта бажаному.

«азначимо, що к≥бернетична п≥дсистема д≥Ї за тритактним принципом: пр€мий зв'€зок (в≥д керуючоњ п≥дсистеми до керованоњ п≥дсистеми), зворотний зв'€зок (в≥д керованоњ п≥дсистеми до керуючоњ п≥дсистеми), корекц≥€ пр€мого звТ€зку. ¬казане реал≥зуЇтьс€ за допомогою керуючоњ ≥нформац≥њ (сигнали керуванн€, команди, накази тощо). Ќадходженн€ ≥нформац≥њ спричин€Ї до зн€тт€ (зменшенн€) де€коњ апр≥орноњ невизначеност≥ та р≥зноман≥тност≥, тобто зменшенн€ ентроп≥њ. ÷е робить повед≥нку системи завбаченим. ќтже, ≥нформац≥€ знищуЇ р≥зноман≥тн≥сть, а зменшенн€ р≥зноман≥тност≥ Ї одним ≥з головних принцип≥в управл≥нн€ (керуванн€).

“аким чином, управл≥нн€ (керуванн€) Ц особлива функц≥€ складних систем, спр€мована на або на збереженн€ њњ основноњ €кост≥ (тобто сукупност≥ властивостей, втрата €ких призводить до руйнуванн€ системи), або на виконанн€ де€коњ програми, що забезпечуЇ ст≥йк≥сть функц≥онуванн€ системи ≥ дос€гненн€ нею певноњ мети.

ќчевидно, управл≥нн€ (керуванн€) дозвол€Ї кардинальним чином зменшити коливанн€ параметр≥в системи, €к≥ вельми значн≥ в системах з гомеостазом або з саморегулюванн€м. ÷е означаЇ, що управл≥нн€ (керуванн€) Ї ускладнений спос≥б забезпеченн€ ст≥йкост≥.

«азначимо, що дл€ складних техн≥чних, ергатичних ≥ соц≥альних систем важливу роль в≥д≥граЇ ситуац≥йне управл≥нн€ (керуванн€) [21].

—итуац≥€ Ц певний стан si, ≥з певноњ к≥нцевоњ множини S числа n стан≥в системи (si Î S, ) та середовища њњ функц≥онуванн€, що характеризуЇтьс€ апр≥ор≥ встановленими ≥нтервалами значень показник≥в системи та функц≥ональних характеристик середовища.

ѕроанал≥зуЇмо р≥вн≥ €кост≥ техн≥чних систем в напр€м≥ зростанн€ њх складност≥ до р≥вн€ динам≥чноњ нер≥вноважноњ структури, €ка функц≥онуЇ та розвиваЇтьс€ €к ц≥л≥сна система, що здатна за певних умов самозбер≥гатис€, самов≥дновлюватис€ та самов≥дтворюватис€. ÷е в≥дноситьс€ до сучасних та перспективних вироб≥в, зокрема вироб≥в штучного ≥нтелекту.

¬≥дносно прост≥ вироби техн≥ки мають первинну €к≥сть Ц ст≥йк≥сть (durability, D-€к≥сть), €ка обТЇднуЇ так≥ властивост≥, €к м≥цн≥сть, тверд≥сть, збалансован≥сть, стаб≥л≥зац≥€, над≥йн≥сть, динам≥чна ст≥йк≥сть до впливу зовн≥шн≥х фактор≥в (гомеостаз стану, €кий реал≥зуЇтьс€ в каузальних системах з≥ зворотними негативними ф≥зичними звТ€зками),. «азначимо, що гомеостаз Ц це система скоординованих реакц≥й, спр€мованих на забезпеченн€, п≥дтриманн€ або в≥дновленн€ сталост≥ внутр≥шнього середовища системи.

ƒл€ систем переробки ≥нформац≥њ та звТ€зку притаманна ≤-€к≥сть (шумост≥йк≥сть) Ц це здатн≥сть системи без спотворень сприймати ≥ передавати по каналам пов≥домлень ≥нформац≥йн≥ потоки. ≤ншими словами, шумост≥йк≥сть Ц це протид≥€ завадам. ќчевидно, що ≤-€к≥сть включаЇ в себе €кост≥ попереднього р≥вн€, а саме над≥йн≥сть систем переробки ≥нформац≥њ та звТ€зку, њх пропускна здатн≥сть, електромагн≥тна сум≥сн≥сть, можлив≥сть кодуванн€ тощо.

Ќаступний р≥вень Ї керован≥сть (control, —-€к≥сть) завадост≥йких систем, €к≥ мають пр€мий ≥ зворотний зв'€зок та здатн≥ переходити за певний час ≥з одного стану (на€вного) в ≥нший стан (потр≥бний) п≥д д≥Їю керованих д≥й.

 ерован≥сть розгл€даЇтьс€ в рамках к≥бернетичного п≥дходу Ц досл≥дженн€ системи на основ≥ принцип≥в к≥бернетики, зокрема за допомогою ви€вленн€ пр€мих ≥ зворотних зв'€зк≥в, вивченн€ процес≥в управл≥нн€ (керуванн€), розгл€ду елемент≥в системи €к Ђчорних €щик≥вї (систем, в €ких досл≥днику доступна лише њх вх≥дн≥ ≥ вих≥дна ≥нформац≥€, а внутр≥шн≥й устр≥й може бути ≥ нев≥домо).

 ерован≥сть обТЇднуЇ так≥ властивост≥ системи, €к Ужорстк≥стьФ програмного керуванн€, оперативн≥сть, швидк≥сть д≥њ, ≥нерц≥йн≥сть, точн≥сть, стаб≥льн≥сть. ÷е реал≥зуЇтьс€ дл€ систем з≥ зворотними негативними функц≥ональними звТ€зками, (саморегулююч≥ системи, системи автоматичного регулюванн€, екстремальн≥ системи автоматичного керуванн€ тощо).

ќтримуючи ≥нформац≥ю (сигнали) про навколишнЇ середовище (довк≥лл€) системи з —-€к≥стю оц≥нюють своЇ положенн€ по в≥дношенню до границ≥ гомеостазу (вектор X) ≥ формують своњ д≥њ в залежност≥ в≥д характеру ц≥Їњ ≥нформац≥њ (вектор V). “обто так≥ системи (под≥бно живому орган≥зму) в≥днос€тьс€ до класу систем управл≥нн€рефлексивного типу ≥ формують реальн≥ рухи за допомогою зворотного звТ€зку –≈ј ÷≤я = f (—»√ЌјЋ), тобто формально V = f (X), намагаючись в≥д≥йти в≥д своЇњ гомеостатичноњ меж≥, €ка повТ€зана з ризиком виходу з програмного функц≥онуванн€ чи руйнуванн€ (гомеостаз забезпечуЇ ст≥йк≥сть системи, €кщо звТ€зки м≥ж елементами системи €вл€ють собою взаЇмод≥ю).

–озроблен≥ до тепер≥шнього часу техн≥чн≥ системи в≥днос€тьс€ до класу керованих систем рефлексивного типу, €к≥ можуть зд≥йснювати т≥льки доц≥льн≥ д≥њ. ≤ншими словами, дл€ в≥дносно простих техн≥чних систем мета Ї екзогенним чинником (зовн≥шнього походженн€). ≤ншими словами, мета створенн€ та ≥снуванн€ техн≥чного обТЇкта визначаЇтьс€ його призначенн€м (€к зас≥б д≥€льност≥ людей, €к матер≥альна потреба).

¬≥дпов≥дно до сучасноњ теор≥њ керуванн€ динам≥чними системами (Ћ.—. ѕонтр€г≥н, ћ.ћ. ћо≥сеЇв, ¬.—. ћихайлов та ≥н.) математична модель керуванн€ будуЇтьс€ на основ≥ системного анал≥зу обТЇкта керуванн€ та синтезу алгоритму керуванн€ з метою отриманн€ бажаних характеристик прот≥канн€ процесу або реал≥зац≥њ ц≥лей керуванн€.

Ќехай x Ц n-м≥рний фазовий вектор де€ких характеристик техн≥чноњ керованоњ системи (“ —), значенн€ €ких моделюютьс€; f Ц де€ка функц≥€; tЦ час; x (t) Ц k-м≥рний (k ≤ n) вектор збурень довк≥лл€ (зовн≥шн≥х вплив≥в), €кий може бути:

1) стохастичним (випадковим, ≥мов≥рн≥сним) ≥ задаЇтьс€ випадковою вектор-функц≥Їю x (t) або щ≥льн≥стю розпод≥лу ймов≥рностей випадковоњ величини;

2) неч≥тким (англ. fuzzy) ≥ задаЇтьс€ характеристичною функц≥Їю п≥дмножини ћ ун≥версальноњ множини R (ћ Í R), €ка називаЇтьс€ функц≥Їю належност≥ μм(х) Ћ. «аде, де M = { x, μм (х) | x Î R };

3) нестохастично невизначеним в сенс≥ неповноти наших знань про досл≥джуване €вище.

¬иход€чи з прац≥ [22], можна записати математичну модель техн≥чноњ керованоњ системи (“ —) у вигл€д≥ звичайного диференц≥ального р≥вн€нн€:

 

= f [ x, u (t), x (t), t], (5.13)





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-24; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 646 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

≈сли президенты не могут делать этого со своими женами, они делают это со своими странами © »осиф Ѕродский
==> читать все изречени€...

1468 - | 1431 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.276 с.