Что называется входным выходным процессом системы

Что называется входным выходным процессом системы

Большинство задач преобразования входного процесса в выходной можно сформулировать в виде одной из следующих моделей или их комбинаций:

1) модель с одним входом и одним выходом;

2) модель с одним входом и несколькими выходами:

3) модель с несколькими входами и одним выходом;

4) модель с несколькими входами и несколькими выходами.

Во всех случаях сигналы от каждого входа к каждому выходу проходят по одному или нескольким параллельным трактам, имеющим разные

Рис. 1.15. Система с одним входом, одним выходом и шумом на выходе.

запаздывания. В системах с несколькими входами входные процессы могут коррелировать или не коррелировать между собой. Если процессы не стационарны, то анализ проводится специальными методами, которые рассматриваются в гл. 12.

Простая система с одним входом и одним выходом изображена на рис. 1.15. Здесь наблюдаемые входные и выходные реализации стационарных процессов, ненаблюдаемый внешний шум. Величина частотная характеристика линейной системы с постоянными параметрами, преобразующей в На рис. 1.16 показана система с одним входом и несколькими выходами, представляющая собой простое обобщение системы, изображенной на рис. 1.15; здесь входной сигнал вызывает несколько выходных сигналов Выходной сигнал является результатом преобразования линейной системой с постоянными параметрами, задаваемой частотной характеристикой Шумовые процессы описывают влияние внешнего шума на соответствующие выходные сигналы. Из рис. 1.16 понятно, что такая система может рассматриваться как комбинация отдельных систем с одним входом и одним выходом.

Методы изучения систем с одним выходом излагаются в гл. 6 в терминах оценок спектральных и взаимных спектральных плотностей. Там же определены функции обычной когерентности, играющие ключевую роль как в задачах идентификации систем, так и в задачах идентификации источников. Для определения амплитудной и фазовой составляющих искомой частотной характеристики необходимо знать взаимную спектральную плотность между входным и выходным процессами. Хорошую опенку только

Рис. 1.16. Система с одним входом и несколькими выходами.

амплитудной характеристики можно построить, зная лишь оценки входной и выходной спектральных плотностей при условии, что внешним шумом на входе и выходе можно пренебречь.

Если в модели с одним входом и одним выходом стационарные входной и выходной сигналы полностью определены, система линейна и имеет постоянные параметры, на входе и выходе отсутствует внешний шум, то функция обычной когерентности тождественно равна единице на всех частотах. Любое отклонение от этих идеальных условий приводит к тому, что значение функции когерентности будет меньше единицы. На практике оценки функции когерентности часто меньше единицы; эти функции играют важную роль при оценке статистической надежности измерений частотных характеристик.

Все эти понятия можно перенести на более общие системы с несколькими входами и выходами, при этом потребуется определить и соответствующим образом истолковать функции множественной и частной когерентности. Такие обшие схемы представимы в виде комбинации систем с несколькими входами и одним выходом при заданных входных стационарных процессах и различных частотных характеристиках, определяющих системы с постоянными параметрами, как показано на рис. 1.17. Современные методы анализа систем со многими входами и выходами, в которых используются условные (остаточные) процессы, рассматриваются в гл. 7.

Рис. 1.17. Система с несколькими входами и одним выходом.

Эти методы представляют собой обобщение классических регрессионных методов, описанных в гл. 4. В частности, строится разложение спектральной плотности выходного процесса, показанного на рис. 1.17, которое показывает вклад любого входного сигнала в выходной спектр на данной частоте при некоторых условиях, наложенных на остальные входные сигналы, упорядоченные определенным образом.

Основные понятия математической статистики, используемые при оценке случайных данных, рассмотрены в гл. 4. В гл. 8 и 9 выводятся формулы для систематических и случайных ошибок, присущих различным оценкам, используемым при анализе одномерных и многомерных случайных процессов. В их число входят формулы для случайных ошибок, появляющихся при оценивании частотных характеристик (как амплитудных, так и фазовых) и функций когерентности (обычной, множественной и частной). Эти формулы удобны в вычислительном отношении и безусловно полезны для правильной интерпретации полученных результатов.

Источник

Понятие процессов системы

Характеристика процессов системы

§ понятие процессов системы

§ формы входных и выходных процессов

§ функции обратной связи

§ функция ограничения системы

Процессы системы — это совокупность последовательных изменений состояния системы для достижения цели.

К процессам системы относятся:

§ переходный процесс системы.

Входной процесс — множество входных воздействий, которые изменяются с течением времени.

Входной процесс можно задать, если каждому моменту времени t поставить в соответствие по определенному правилу со входные воздействия х с X. Моменты времени t определены на множестве Т, t ÎТ. В результате этот входной процесс будет представлять собой функцию времени : Т® Y [х].

Функции входных процессов — задание по определенному правилу, в определенные моменты времени управляющих воздействий.

Выходной процесс — множество выходных воздействий на окружающую среду, которые изменяются с течением времени.

Воздействие системы на окружающую среду определяется выходными величинами (реакциями). Выходные величины изменяются с течением времени, образуя выходной процесс, представляющий функцию у: Т ® Y[X].

Функции выходных процессов — задание по определенному правилу, в определенные моменты времени выходных величин (реакций) системы.

Множество допустимых функций, характеризующих выходной процесс, обозначим Г = . Для обозначения мгновенных значений выходных величин в моменты t можно использовать обозначения y(t) [х].

Изменение с течением времени состояния системы вызывает движение системы, которое можно задать, если каждому моменту времени t Т по определенному правилу поставить в соответствие состояние z Z, т.е. движение системы будет представлять собой функцию : Т ® Z Множество допустимых движений системы определяется на интервале Т: Ф = < : Т® 2>. Множество допустимых начальных движений определяется Ф₀ = < _о: TxTx ®-Z>, где = < > множество возможных величин отрезков . Величина и зависит от памяти системы и может изменяться от t₀ до 0 [х].

Множество допустимых входных процессов, определяемых различными функциями на интервале [t₀, t], описывается следующим образом:

Следовательно, состояние Z(t) системы в момент времени t будет зависеть от начального момента t₀ Т, текущего времени t Т, начального движения ₀ Ф₀ на отрезке [t — v, t₀] и входного процесса _(t0, _{t] (t0,t)} на интервале (t₀,t)

Таким образом, состояние Z(t) может быть определено с помощью переходной функции состояния:

Графически переходная функция представлена на рис. 1.3.

Переходная функция состояния должна удовлетворять следующим требованиям.

Z(t) = (t, t₀, ₀, _(t0,t])

должно быть определено во всех t ³ t₀ — .

Во-вторых, переходная функция состояния должна быть согласована с начальным движением и начальным состоянием

Z(t) = (t, t₀, _(to,t]) = ₀(t, t₀, ) при t £ t_{0 ;}

Z(t_o) = (t, t₀, _{0, (to,t]}) = ₀(t, t₀, ) при t £ t_{0 ;}

для всех t T, z Z, ,. Эти условия устанавливают также независимость начального движения ₀ и начального состояния Z(t₀) от значений входного процесса, поскольку _(to,t]= 0при t £ t₀.

В-третьих, один и тот же входной процесс со определяет состояние системы на конце интервала времени (t₀, t] независимо от того, действовал ли он последовательно, сначала на интервале (t₀, t], а затем на интервале (t’, t], или на всем интервале (t₀, t].

Переходная функция состояния описывает переходный процесс системы.

Переходный процесс системы (процесс системы) — множество преобразований начального состояния и входных воздействий в выходные величины, которые изменяются с течением времени по определенным правилам.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

ВНУТРЕННЯЯ СРЕДА СИСТЕМЫ – это все, что находится внутри границ системы. Все, что не относится к конкретной системе, и находится за ее границами, является внешней средой системы.

Наиболее общее принципиальное изображение любой системы представлено на рис. 1.

Рис. 1. Схематичное представление системы

При системном подходе выделяются определенные свойства, которые имеются у любой системы, и которые необходимо учитывать при формировании и анализе функционирования системы управления. Среди основных свойств систем необходимо выделить следующие:

— делимость на составные части, или подсистемы; вхождение в системы более высокого уровня в качестве их составных частей, или подсистем;

— ориентация всех подсистем на достижение единой цели;

— подчиненность целей подсистем целям систем более высокого уровня, приоритетность целей систем по отношению к целям подсистем;

— исчезновение или изменение качеств системы при изменении набора ее элементов;

— наличие целостной структуры (внутренней формы организации) системы, характеризующейся устойчивостью, наличием границ, противодействием внутренним и внешним воздействиям, постоянным развитием, согласованностью функционирования, субординацией частей, а также причинно-следственным содержанием связей.

Системный подход наряду с такими общенаучными методами, как логический, математический, вероятностный, статистический, кибернетический и др., применим в различных областях науки, и имеет общеметодологическое значение.

системный анализ – является методом научного анализа конкретных проблем, основанным на концепции системного подхода. Системный анализ имеет выраженное прикладное направление, является методом решения конкретных проблемных ситуаций, и совокупность его методических приемов каждый раз должна соответствовать решаемой конкретной задаче. Основные принципы системного анализа вытекают из общих положений и методологических идей системного подхода, под влиянием и на основе которых он и возник. Этапы и содержание проведения системного анализа следующие:

— анализ конкретной системы и ее компонентов;

— выявление и анализ имеющихся проблемных ситуаций;

— разработка моделей оптимизации системы;

— синтез оптимизированной системы;

— анализ результатов функционирования оптимизированной системы.

— методы упрощения систем используются для уменьшения сложности системы. Он основан на эквивалентном преобразовании сложной системы в более простую при сохранении целостности, информативности, назначения и способа функционирования системы. Чаще всего используется исключение отдельных элементов или их связей, а также их свертывание в более общие объединенные подсистемы;

— методы оценки структурной адекватности позволяют оценить, насколько соответствуют друг другу отдельные подсистемы, в какой степени деятельность каждой из подсистем соответствует цели, как соответствуют структура и функции системы друг другу и между собой и т.д.;

— методы оценки взаимодействия структурных частей направлены на изучение связей в системе, ибо без них не может существовать ни одна из систем. Анализ взаимосвязей в системе и за ее пределами является основой любого системного анализа. При этом связи классифицируются, устанавливаются их типы и характер, сила направленности, наличие и степень развития, дублирование и т.д.;

При проведении и использовании системного анализа особое место занимает моделирование.

Описательные (или дескриптивные) модели служат для изучения реально существующих систем и процессов, для их наблюдения, объяснения и предсказания развития. Они не предполагают какого-либо вмешательства в изучаемые процессы или системы. Такие модели обычно дают ответ на вопросы “Как есть?” или “Как будет?”. Такие модели дают общее представление о системе, объекте, и их используют для изучения самых общих изменений и тенденций.

Нормативные (или оптимизационные) модели используются для перестройки системы, для решения практических задач совершенствования управления системами. Они дают ответ на вопросы “Как должно быть?”. Такие модели используют для перестройки организаций, для управления системами по достижению поставленных целей, для выбора оптимальных вариантов решений, для оптимизации деятельности различных служб и учреждений.

Динамические (или имитационные) модели применяются для моделирования сложных систем, состоящих из множества подсистем. Функционирование последних зачастую имеет различные, нередко противоречивые цели, зависит от многих факторов и отличается неопределенностью. Эти модели отвечают на вопросы типа “Что будет, если события будут развиваться по тому или иному варианту?”, и зачастую состоят из различных моделей различного характера. Реализация моделей имитации деятельности изучаемых систем и проверки различных вариантов развития событий и решений осуществляется с помощью средств вычислительной техники.

Среди основных направлений применения системного анализа для решения проблем социальной медицины, организации и управления здравоохранением целесообразно выделить следующие:

— обоснование модели реформирования системы охраны здоровья, системы здравоохранения и отдельных медицинских служб и учреждений;

— прогноз развития здравоохранения на основе имитационного моделирования;

— разработка критериев для оценки здоровья отдельного человека, различных популяций и всего населения в целом;

— уточнение связей системы здравоохранения с другими системами жизни общества, а также роли факторов здравоохранения в формировании уровня здоровья населения;

— разработка комплексных критериев для оценки деятельности служб и учреждений здравоохранения, для оценки эффективности управления, а также для оценки здоровья населения;

— создание и выполнение целевых комплексных программ по приоритетным направлениям охраны здоровья и деятельности здравоохранения;

— разработка научно обоснованных систем информационного обеспечения управления здравоохранением;

— разработка автоматизированных систем управления здравоохранением;

— анализ возникновения проблемных ситуаций в здравоохранении, и выработка решений по их устранению.

Непосредственными результатами проведения системного анализа могут быть:

— построение моделей системы и ее компонентов;

— построение моделей управления системой;

— формирование “дерева” целей, функций, проблемных ситуаций и т.п.;

— построение информационных моделей;

— построение структурно-функциональных моделей;

— построение моделей взаимодействия и связей;

— разработка моделей оптимизации систем;

— обоснование развития автоматизированных систем управления;

— разработка моделей распределения ресурсов;

— создание программ реализации и совершенствования системы;

— обоснование принимаемых решений, и т.д.

При проведении системного анализа предполагается определенная первичная детализация основных элементов и компонентов системы здравоохранения (вход, процессы, выход и связи).

На входе системы находятся цели, потребности и ресурсы здравоохранения.

Среди процессов системы здравоохранения выделяются следующие:

— структурные (формирование и деятельность структурных подразделений управляющей и управляемой подсистем);

— функциональные (формирование и деятельность служб, занимающихся реализацией действий по достижению целей и удовлетворению потребностей системы);

— информационные (реализация сбора, обработки, сохранения и использования циркулирующей информации; информационное обеспечение системы и управления).

На выходе системы находятся данные о достижении целей, об удовлетворении потребностей и об использовании ресурсов в системе здравоохранения.

Среди внутрисистемных связей выделяются прямые и обратные связи между компонентами и элементами системы здравоохранения. Анализируется наличие, степень развития и устойчивость связей, способствующих достижению целей, удовлетворению потребностей и обеспечению процессов в системе здравоохранения.

При анализе системы “объект ↔ внешняя среда” предполагается детализация влияния на здравоохранение внешних факторов и условий, а также наличие и степень развития прямых и обратных внесистемных связей с другими отраслями народного хозяйства и сферами деятельности.

Источник

Характеристика процессов системы

Процессы системы — это совокупность последовательных изменений состояния системы для достижения цели.

К процессам системы относятся:

переходный процесс системы.

Входной процесс — множество входных воздействий, которые изменяются с течением времени.

Входной процесс можно задать, если каждому моменту времени t поставить в соответствие по определенному правилу со входные воздействия х с X. Моменты времени t определены на множестве Т, t Î Т. В результате этот входной процесс будет представлять собой функцию времени : Т® Y [х].

Функции входных процессов — задание по определенному правилу, в определенные моменты времени управляющих воздействий.

Выходной процесс множество выходных воздействий на окружающую среду, которые изменяются с течением времени.

Воздействие системы на окружающую среду определяется выходными величинами (реакциями). Выходные величины изменяются с течением времени, образуя выходной процесс, представляющий функцию у: Т ® Y[X].

Функции выходных процессов — задание по определенному правилу, в определенные моменты времени выходных величин (реакций) системы.

Множество допустимых функций, характеризующих выходной процесс, обозначим Г = . Для обозначения мгновенных значений выходных величин в моменты t можно использовать обозначения y(t) [х].

Множество допустимых входных процессов, определяемых различными функциями на интервале [t0, t], описывается следующим образом:

Следовательно, состояние Z(t) системы в момент времени t будет зависеть от начального момента t0 Т, текущего времени t Т, начального движения 0 Ф0 на отрезке [t — v, t0] и входного процесса (t0, t] (t0,t) на интервале (t0,t)

Таким образом, состояние Z(t) может быть определено с помощью переходной функции состояния:

Графически переходная функция представлена на рис. 1.3.

На рис. 1.3 отрезок движения системы на промежутке [t0 — , t] будет представлять собой сочленение двух отрезков: 0 — начального движения на промежутке [t0 , t0] и (t0,t) — отрезка переходной функции на интервале (t0, t].

Переходная функция состояния должна удовлетворять следующим требованиям.

Z(t) = (t, t0, 0, (t0,t])

должно быть определено во всех t ³ t0 — .

Во-вторых, переходная функция состояния должна быть согласована с начальным движением и начальным состоянием

Z(t) = (t, t0, (to,t]) = 0(t, t0, ) при t £ t0 ;

Z(to) = (t, t0, 0, (to,t]) = 0(t, t0, ) при t £ t0 ;

для всех t T, z Z, ,. Эти условия устанавливают также независимость начального движения 0 и начального состояния Z(t0) от значений входного процесса, поскольку (to,t]= 0 при t £ t0.

В-третьих, один и тот же входной процесс со определяет состояние системы на конце интервала времени (t0, t] независимо от того, действовал ли он последовательно, сначала на интервале (t0, t], а затем на интервале (t’, t], или на всем интервале (t0, t].

Переходная функция состояния описывает переходный процесс системы.

Переходный процесс системы (процесс системы) — множество преобразований начального состояния и входных воздействий в выходные величины, которые изменяются с течением времени по определенным правилам.

Функцией входа является возбуждение той силы, которая обеспечивает систему энергией, материалом, информацией, поступающей в процесс.

В зависимости от связей входные процессы могут принимать одну (или более) из следующих форм:

1) результат предшествующего процесса, последовательно связанный с данным процессом;

2) результат предшествующего процесса, беспорядочно связанный с данным процессом;

3) результат процесса данной системы, который вновь вводится в нее.

Пример первой формы входных процессов показан на рис. 1.4.

На рис. 1.4 в процессах В и С выходной процесс предыдущей подсистемы вводится без изменений как входной процесс в следующий процесс системы. Процесс А в этом примере является более ранней по времени подсистемой, но не обязательно более простой или более сложной.

Подсистемы А, В и С объединяются в полную систему.

Если несколько подсистем объединены для формирования конечного выхода, частные процессы А, В, С и т.д. связаны так, как показано на рис. 1.5.

Полная система состоит из всех подсистем, свойств и связей, необходимых для достижения данной цели при данных принуждающих связях. Цель полной системы определяет результат, для достижения которого организуются все ее подсистемы, свойства и связи. Принуждающие связи системы являются ограничениями, накладываемыми на ее действия. Они определяют границу полной системы и дают возможность точно установить условие, при котором она должна действовать.

Вторая форма входных процессов называется беспорядочной (рис. 1.6).

В этом случае входные процессы подсистемы D и G являются входами, вводимыми в случайные моменты времени. Подсистемы D, F, G и Н можно представить как части единого процесса — полную систему (рис. 1.7).

Третья форма входных процессов отличается тем, что в этом случае вход вводится в систему будучи до этого выходом этой же системы. Этот случай иллюстрируется рис. 1.8, где подсистемы К, Р и Q имеют входные процессы связанные с процессом обратной связи.

Рассмотрим процесс «Выход : Вход» между подсистемами более высокого порядка (рис. 1.9).

Чтобы обеспечить подходящий вход в подсистему более высокого порядка, выходы, как это показано на рис. 1.9, могут быть взаимно причинно зависимы. Подсистемы R, S и Т по времени предшествуют подсистемам U, V и X. Они с необходимостью должны предшествовать им, чтобы система могла работать; подсистемы U и V имеют более высокий приоритет по сравнению с R, S, Т и W, но более низкий приоритет, чем подсистема X.

Выход, обозначенный на рис. 1.9 как «Выход : Вход», может автоматически становиться входом, если он вводится в последующую подсистему без изменений, т.е. в этом случае выход и вход идентичны.

Процессы R, S, Т и U, V, W имеют один выход X. Выход W является выходам от внешней подсистемы, и поэтому он не связан с предыдущей последовательностью системных процессов, имеющих выходы U и V. Никаких ограничений на число выходов во внешнюю среду, кроме возможностей человека и машины воспринимать их, не существует.

Единственное назначение подсистем обратной связи — изменение идущего процесса.

Обратная связь может быть:

1) объектом отдельного процесса подсистемы;

2) объектом интегрированного процесса подсистемы;

3) распределенным по времени объектом, возвращающим выход подсистемы с высшим приоритетом (более поздний по времени) для сравнения с критерием подсистемы низшего приоритета (более раннего по времени).

Схема на рис. 1.10 позволяет пояснить перечисленные виды процессов подсистемы обратной связи.

Интегрированным процессом называется такой, в котором объекты подсистемы теряют свой независимый характер. В интегрированных системах объекты могут быть определены только в контексте подсистемы или системы, к которой они принадлежат.

Подсистема АА на рис. 1.10 предшествует двум подсистемам АВ и АС. Но она играет по отношению к ним разные роли: обратная связь АВ дает вход в подсистему АА (выступает как обратная связь объекта отдельного процесса подсистемы), но, кроме того, выход используется как вход в подсистему АС.

Выход подсистемы АС поступает на входную сторону подсистемы АЕ. Подсистемы АА, АС и АЕ видоизменяются собственными функциями подсистем обратной связи (обратная связь выступает как объект интегрированного процесса подсистем). Кроме того, подсистемы АА, АС, АЕ также изменяются под воздействием результатов последующих действий, например, подсистема АЕ изменяет подсистему АА с помощью обратной связи AF.

Функция ограничения системы складывается из двух частей: цели и принуждающих связей.

Ограничение системы является выходом органа, обозначаемого как потребитель (покупатель) выхода системы.

Системный потребитель (покупатель) воздействует на выход и управление системой, как это показано на рис. 1.11.

. Системные потребители (покупатели) существуют на всех уровнях действия подсистем. Требования к системе диктуются потребителем (покупателем) в форме ограничений.

Источник