3.1 مفهوم جعبه سیاه

برای توصیف عمومی ترین روش یک سیستم، مهم نیست ماهیت آن چیست، از مفهوم جعبه سیاه استفاده می شود. این روش زمانی اعمال می شود که فقط ورودی و خروجی مشخص باشد. سیستم به عنوان یک کل نشان داده می شود، فرایندهای داخلی آن را نادیده می گیرد. این مفهوم که توسط N. Wiener فرموله شده است، براساس همبستگی بین مقادیر ورودی و خروجی است: در نتیجه استفاده از یک سیگنال شناخته شده در ورودی سیستم، یک سیگنال قابل اندازه گیری (یا یک محاسبه) در خروجی بدست می آید، بدون اینکه لازم باشد ساختار داخلی جعبه سیاه را بدانید.

سیستمی که به عنوان جعبه سیاه در نظر گرفته می شود سیستم جعبه سیاه یا سیستم ورودی-خروجی نامیده می شود. همانطور که در شکل 1.1 نشان داده شده است، ممکن است به صورت ساده نشان داده شود.

شکل 1.1 سیستم جعبه سیاه.

متغیرهای ورودی و خروجی یک سیستم مقادیر خارجی را نشان می دهند و ممکن است به این صورت طبقه بندی شوند:

• متغیرهای ورودی، که به طور کلی عواملی از محیط هستند (دما، بارش ها، و غیره)، بلکه شارهای مادی، مالی، انسانی، انرژی و یا اطلاعاتی هستند، تحت اندازه گیری ها و اعمال تأثیر قابل توجهی بر مقادیر خروجی.
• متغیرهای اختلال تصادفی، نمایانگر بقیه ورودی از محیط، با تأثیرات کمتر بر مقادیر خروجی. نقش آنها معمولاً ناشناخته است، یا نمی توان آنها را تحت اندازه گیری قرار داد، به این معنی که مداخله آنها در عملکرد سیستم غیرقابل کنترل است. توصیف تأثیر آنها معمولاً از طریق فرایندهای تصادفی صورت می گیرد.
• متغیرهای کنترل (فرمان)، که نقش کنترل عملکرد سیستم را دارند.
• متغیرهای خروجی، که تکامل آنها با متغیرهای قبلی یا همچنین با توجه به ساختار سیستم تعیین می شود.

یکی از ویژگی های متغیرهای ورودی و خروجی امکان مشاهده و اندازه گیری است، به دلیل دسترسی فیزیکی انسان به آنها. سه دسته اول متغیرها، به دلیل اینکه بر خروجی سیستم تأثیر می گذارند، نام عمومی متغیرهای کنترل (فرمان) را دریافت می کنند و ورودی سیستم را نشان می دهند.

در نتیجه، سیستم جعبه سیاه ممکن است به روشی ساده نشان داده شود که در شکل 2.1 نشان داده شده است، جایی که متغیرهای ورودی هستند و  متغیرهای خروجی را نشان می دهد.

شکل 2.1 نمایش ورودی و خروجی

همانطور که در شکل 3.1 نشان داده شده است، مولفه های ورودی و خروجی و همچنین سیستم به عنوان بردار نشان داده می شوند:

• =u بردار ورودی (کنترل) است.
• =y بردار خروجی است.

شکل 3.1 نمایش ورودی و خروجی به عنوان بردار

در رویکردهای دیگر، مقادیر اختلال تصادفی به طور جداگانه برجسته می شوند، زیرا متغیرهای کنترل فقط ورودی هایی از محیط هستند که دارای یک تأثیر قطعی قابل توجه هستند، و همچنین دستورات سیستم در نظر گرفته می شوند.

بنابراین جعبه سیاه عملگر را نشان می دهد که تکانه ها را از محیط (ورودی به سیستم) به پاسخ (خروجی) تبدیل می کند. این سیستم بخشی از واقعیت را نشان می دهد که با یک ساختار تحول خاص مشخص می شود.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح