Система - объект, который можно рассматривать как некоторое множество взаимодействующих или связанных друг с другом элементов, и которое обладает по крайней мере одним свойством, которого не имеет ни один из структурных элементов.
Система может быть структурным элементом другой системы, тогда ее называют подсистемой.
Элемент системы - объект, свойства которого и связи с другими объектами – элементами системы известны.
Обязательным свойством системы является ее структура. Наличие информации о структуре системы и ее структурных свойствах являются обязательным условием для построения и реализации модели системы.
Важным (комплексным) параметром системы является ее сложность, который включает в себя:
- число структурных элементов,
- количество межэлементных связей;
- количество параметров, характеризующих систему в целом;
- размерность пространства состояний системы или количество переменных, используемых для описания состояния системы.
Системы могут быть связными или несвязными. Связной называется система, которая не содержит такой части, которая не имеет связей с остальной частью системы. Несвязная система - это совокупность нескольких автономных систем.
Подсистемой называют часть системы, которая сама является системой.
Системы делятся на:
- детерминированные;
- стохастические;
- хаотические;
- большие;
- сложные;
- специальные.
Детерминированные системы
К детерминированным относят системы, для которых выполняется следующее: если информация о системе достаточна и мы знаем поведение системы на интервале [0,t], тогда мы можем предсказать поведение системы на интервале [t , t+dt].
Детерминированные системы обладают свойством предсказуемости.
Стохастические системы
Система называется стохастической, если для описания состояния ее элементов, также как и состояния системы в целом, используются не обычные переменные состояния, а переменные вероятностей состояния.
Для стохастических систем характерно наличие в них случайных процессов, вероятностные параметры которых известны.
Пример: электрическая схема, на поведение которой заметно сказываются эффекты теплового движения электронов и атомов.
Хаотические системы
К такого рода системам относят системы, число структурных элементов которых и/или количество и расположение связей изменяются со временем случайно.
Большие системы
К большим системам относят системы, обладающие следующими свойствами.
1. Число элементов, количество типов элементов и количество связей настолько велики, что такая система не может быть детально описана, а детальная модель ее не может быть практически реализована.
2. Свойство уникальности: никакая система не имеет своего точного аналога.
3. Свойство слабопредсказуемости: знание поведения системы на интервале времени [0 , t] не позволяет точно предсказать ее поведение в будущем.
4. Целенаправленность (негаэнтропийность): система в состоянии управлять своей энтропией при случайных воздействиях на нее со стороны окружающей среды или осуществлять некоторое целенаправленное поведение для достижения некоторой цели.
Сложные системы
К таким системам относят системы, комплексный параметр сложности которых таков, что обычные, традиционные методы описания ее и моделирования не дают желаемого результата.
Специальные системы
К специальным системам относят системы, описание и моделирование которых требует специфических средств. Примером может служить технологическая система. Ее можно представить как совокупность взаимосвязанных потоков энергии, материалов и информации, действующая как единое целое и которая реализует определенную последовательность технологических процессов.
Системы с локализованными и распределенными свойствами
Система с локализованными свойствами: система состоит из элементов, состояние элемента описывается с помощью набора величин - параметров состояния элемента.
Системы с распределенными свойствами: система состоит из элементов, состояние элемента описывается с помощью непрерывной функции или набора функций.
Методи опису систем
Описание системы включает в себя:
- описание структуры системы;
- описание свойств элементов системы;
- описание состояния элементов системы;
- описание отношений между состояниями элементов;
- описание состояния связей;
- описание состояний входов и выходов.
Состояние системы - это множество состояний ее элементов, связей, входов и выходов.
Для описания структуры систем используют графы. Графы позволяют представить структурную информацию о системе в "чистом" виде.
Для описания состояний элементов, связей, входов и выходов используют специальные наборы (векторы) величин, которые называются векторами переменных состояния.
Если описание системы представлено на математическом языке и при этом оно удовлетворяет определенным условиям (например, условию полноты), то такое описание представляет собой математическую модель системы.