Модель системи перетворень

Тема 7. Система перетворень

7.1 Модель системи перетворень

7.2 Елементи системи перетворень

Модель системи перетворень.

Існують системи типу «об’єкт» і типу «процес».

Поряд з природними процесами людина організовує виготовлені процеси з метою здійснити необхідні або жадані для неї зміни.

Виготовлені процеси, в котрих ті чи інші властивості об’єкта дії (операнда) змінюються при участі людей і технічних засобів для досягнення бажаного стану операнда, називається перетвореннями.

Термін «операнд» (Od) обраний як загальна назва речей, систем та станів, які віддані цілеспрямованому перетворенню, як наслідку певних впливів, заснованих на фізичних, хімічних та біологічних явищах і описаних деякою інструкцією-рецептом, алгоритмом, технологією.

Дії на операнд виконуються операторами і є виходами операторів. На рис.7.1 представлена загальна модель процесу перетворення, де впливи операторів здійснюються у вигляді потоків матерії (S), енергії (E) та інформації (I).

Рисунок 7.1 – Модель процесу перетворення.

Типовими видами процесів в техніці є керування і регулювання. Керування – це процес в системі, завдяки якому одна чи кілька вхідних величин діють бажаним чином на інші, які вважаються вихідними. Регулювання – це процес завдяки якому деякі зміни (регульовані) величини безперервно співставляються з еталонними (керованими), причому на регульовані величини здійснюється вплив з метою приведення відповідних відхилень до нуля.

Відношення (R) – це взаємозалежність або вплив двох і більше об’єктів або явищ абстрактного або конкретного типу. Вираз «об’єкт Х знаходиться у відношенні R до об’єкта Y» записується так R(X,Y). Відношення може бути рефлексним, симетричним або транзитивним і характеризується так:

а) рефлексивність – кожний об’єкт еквівалентний самому собі;

б) симетричність – якщо один об’єкт еквівалентний іншому, то другий еквівалентний першому;

в) транзитивність – два об’єкти еквівалентні між собою, якщо вони роздільно еквівалентні третьому.

Якщо виконуються усі три умови, то відношення називається відношенням еквівалентності. Кореляція – це математична модель відношення в узагальненій формі.

Основою для побудови системи перетворень [див.рис.7.2] є такі припущення, які витікають з досвіду людей:

- бажані перетворення операнда (об’єкта перетворення) досягаються цілеспрямованими впливами матеріального (S), енергетичного (E) або інформаційного (I) типів;

- ці три типи впливів при будь-якому перетворенні здійснюються людьми ( ), технічними системами ( ) і оточенням (Umg).

Рисунок 7.2 – Модель системи перетворень.

Інтерпретація моделі перетворень дозволяє зробити такі висновки:

1. Для задоволення потреб людей або вибирається необхідний об’єкт, або задається потрібний стан операнда. Цей стан ( ) є метою перетворення.

2. Операндами перетворень можуть бути живі істоти, зокрема люди, а також матеріальні, енергетичні та інформаційні об’єкти.

3. Вибирають відповідний початковий стан операнда як вхідну величину (або він задається). Стан може бути досягнутий з декількох початкових станів .

4. Зміна називається перетворенням.

5. Перетворення виникає або з незадовільного стану або потребою в .

6. Перетворення виконується на підставі деякої технології, яка являє собою упорядковану сукупність цілеспрямованих часткових змін. Стан операнда може бути досягнутий різними методами (технологіями).

7. Перетворення (як взагалі, так і часткове) здійснюється шляхом матеріального, енергетичного або інформаційного впливу на операнд.

8. Впливи здійснюються трьома системами-операторами: людьми, технічними системами та реальним оточенням. Усі названі оператори мають зв’язки (матеріальні, енергетичні і/або інформаційні) між собою.

Між процесом дії і процесом перетворення існує причинний зв’язок, а саме – зміни операнда у процесі перетворень ( ) викликаються діями ( ) технічної системи як причини. З іншого боку, ця причина (дія системи) є наслідком ланцюжка дій в системі, ініційованих вхідними впливами на систему.

Обробка речовини, енергії або сигналів передбачає виконання за допомогою технічних об’єктів (ТО) деякої чітко певної послідовності операцій. В зв’язку з цим технологією будемо називати спосіб, метод або програму перетворення речовини, енергії або інформаційних сигналів із заданого початкового стану у заданий кінцевий стан за допомогою певних ТО.

Різноманітність технологій така ж велика, як і різноманітність ТО, і завдяки інженерному творенню продовжує швидко підвищуватись. Наприклад, існують різні технології виготовлення болтів і гайок, переробка руди, тощо.

В останній час великого значення набули так звані інформаційні технології, де додатковим інструментом є моделювання, наприклад, за допомогою математичних моделей.