6.1 طبقه بندی سیستم ها

الف) با توجه به ماهیت سیستم مورد تجزیه و تحلیل:

سیستم های طبیعی (جهان، زمین، حوضه های رودخانه، موجودات زنده و غیره) ؛ سیستم های طبیعی بسته به میزان دانش ساختار داخلی آنها ممکن است به صورت جعبه سیاه، جعبه خاکستری یا حتی جعبه سفید نشان داده شوند. سیستم های مصنوعی توسط انسان ساخته و پرداخته می شوند (سیستم های فنی، اقتصادی، مفهومی، اطلاعاتی، اجتماعی).

سیستم های اخیر از یک جز Phys فیزیکی سیستم (PCS) تشکیل شده است، که همانطور که در شکل 6.1 دیده می شود، منوط به تصمیمات کنترل مولفه کنترل سیستم (CCS) است.

شکل 6.1 نمایش شماتیک یک سیستم مصنوعی.

در این حالت، ورودی در PCS توسط:

• r - ورودی اصلی از محیط زیست؛
• v - بردار تصادفی شامل تمام اختلالات تصادفی محیطی؛
• u - تصمیمات کنترل شده، تهیه شده توسط CCS، به منظور اطمینان از خروجی مورد نیاز z؛
• y - خروجی تحقق یافته است، با ارائه انحراف از z مورد نیاز خروجی.

تصمیمات کنترلی به مجموعه اقدامات عملی (مجاز یا مجاز) تعلق دارید و طبق اطلاعات موجود در مورد سیستم انجام می شود. استفاده از اطلاعات در فرآیند تصمیم گیری از ویژگی های سیستم های سطح بالا سازمان یافته است که باعث بهبود کارایی سیستم می شود.

ب) با توجه به نوع پیوند بین عناصر:

سیستمهایی که فقط دارای پیوندهای مستقیم هستند (شکل 3.1 و 6.1 را ببینید)، که پاسخ فقط به حالتهای سیستم و مقادیر ورودی بستگی دارد. خروجی تاثیری بر ورودی ندارد. چنین سیستمی از دستاوردهای خود آگاهی ندارد، به این معنی که این سیستم عملکرد خود را مشاهده یا واکنشی نشان نمی دهد (Forrester, 1979).

شکل 7.1 سیستم طبیعی با لینک مستقیم.

حوضه آبریز در حالت طبیعی خود، بدون مخازن یا سایر کارهای هیدروتکنیکی، نمونه ای از سیستم را فقط با پیوندهای مستقیم نشان می دهد (شکل 7.1). با توجه به فرآیندهای فیزیکی، بدون هیچ گونه مداخله ای در مکانیسم طبیعی تجزیه بارش به اجزای تشکیل دهنده، باران به رواناب تبدیل می شود تا بازده را در حد معینی نگه دارد.

در مورد سیستم های مصنوعی نشان داده شده در شکل 6.1، اطلاعات فقط از طریق پیوندهای مستقیم از زیر سیستم کنترل (CCS) به زیر سیستم کنترل شده (PCS) منتقل می شوند. اطلاعات مربوط به مقادیر قبلاً تحقق یافته y هنگام اتخاذ تصمیمات کنترلی بیشتر در نظر گرفته نمی شود. خروجی موثر y با خروجی مورد نیاز z متفاوت است. هنگام ایجاد تصمیمات کنترل، م componentلفه کنترل CCS خروجی مورد نیاز z را می داند. تحقق موثر مقادیر خروجی y هنوز به CCS گزارش نشده است، که از خطای عملکرد سیستم نمی داند. این سیستم ها ممکن است دارای نظارت ورودی یا نظارت بر ورودی و جبران مزاحمت باشند، که هنگام تصمیم گیری استفاده می شود.

سیستم هایی با بازخورد، که اطلاعات به دست آمده در گذشته برای کنترل اقدامات آینده استفاده می شود. معمولاً خروجی سیستم در محدوده خروجی مورد نیاز یا قابل قبول نیست. در نتیجه، تنظیم رفتار سیستم از طریق زیر سیستم م Compلفه های اطلاعاتی (ICS) ضروری است (شکل 8.1).

شکل 8.1 سیستم با بازخورد

به عبارت دیگر، خطایی که به عنوان انحراف از خروجی لازم تعریف می شود، منجر به بهبود کنترل u در جهت کاهش یا لغو خطا می شود.

سیستم هایی که فعالیت آنها را از طریق اتصال فیدبک تنظیم می کنند سیستم های سایبرنتیک نامیده می شوند. آنها به عنوان مجموعه ای از زیر سیستم ها تعریف می شوند که انتقال متقابل اطلاعات بین اجزای خود و محیط را تحقق می بخشند، به طوری که در یک دوره زمانی خاص، آنها به یک روند تنظیم خودکار اطمینان می دهند. این تنظیم ممکن است به طور طبیعی انجام شود، مانند در مورد برخی از عملکردهای موجودات زنده (به عنوان مثال، تنظیم فشار خون) یا به روشی آگاهانه مانند در مورد سیستم های ایجاد شده توسط انسان.

برای تبدیل شدن به سایبرنتیک، یک سیستم باید زیر سیستم های مختلفی داشته باشد تا بتواند اطلاعات را بدست آورد، تصمیمات دقیق را تحقق بخشد، اقدامات را انجام دهد، آنها را انجام دهد و کنترل نحوه انجام اقدامات مستقر را اعمال کند.

در مورد سیستم های ساخته شده توسط انسان، بازخورد ساده با پیشرفت های مختلفی در ساختار و عملکرد سیستم ها همراه است و نتیجه آن عملکرد بالایی است (Djordjevic, 1993):

• سیستم های دارای پیش بینی بازخورد و ورودی (شکل 9.1) ؛ آنها اطلاعات مربوط به ورودی r و اختلالات تصادفی را از طریق یک بلوک ارزیابی (EST) به دست می آورند. مقادیر برآورد شده و.

شکل 9.1 سیستم با پیش بینی بازخورد و ورودی

این نمونه معمولی پیش بینی هواشناسی است که اطلاعات آن نشان دهنده داده های ورودی برای مدل های هیدرولوژیکی است.

• سیستم های کنترلی با توانایی یادگیری که می توانند برنامه ها و الگوریتم های کنترل را بر اساس تجربه قبلی بهبود بخشند. اهداف بلوک و سنتز برنامه به اهداف، برنامه کنترل و اصلاح برنامه تبدیل می شوند، که دو طرفه با بلوک CCS در ارتباط هستند.
• سیستم های کنترلی با خود سازماندهی بالاترین سطح سازمان را در میان سیستم های بازخورد نشان می دهند. اولین بلوک نه تنها می تواند برنامه، برنامه ها و الگوریتم ها را بهبود بخشد بلکه می تواند ساختار تحول سیستم را برای دستیابی بهتر به اهداف خود اصلاح کند.

از آنجا که در مورد سیستم های هیدرولوژیکی، رژیم کمی و کیفی رودخانه ها با رژیم لازم مصرف کنندگان آب مطابقت ندارد، ایجاد یک ساختار تحول تکمیلی ضروری است (شکل 1.10). این جز جدید، کارخانه های آب (مخازن، خاکریزها، انحرافات، نیروگاه های تصفیه فاضلاب) است. جز کنترل، بدن مدیریت آب است که نقش تأمین اهداف سیستم را دارد.

شکل 10.1 سیستم مدیریت آب به عنوان یک سیستم کنترل با خود سازماندهی

در این حالت، ورودی به سیستم ویژگی پیچیده تری دریافت می کند. به جز ورودی از محیط طبیعی، اطلاعات و تصمیم گیری ها، از طریق شار انسانی و مالی نیز دخالت می شود.

ج) با توجه به تکامل ساختار سیستم:

• سیستم هایی که دارای ساختار غیرقابل تغییر در زمان هستند.
• سیستم هایی با ساختار متغیر.

برای یک دوره طولانی، سیستم های طبیعی از نظر زمان تغییر کندی داشتند، که توجیه کننده قالب بندی آنها در گروه سیستم های غیرقابل تغییر است. اخیراً، فشار فعالیتهای انسانی بر محیط بسیار زیاد شده است به طوری که خطر تغییر سیستمهای طبیعی ناخواسته، از نوع تغییرناپذیر یا به آرامی متغیر به سیستمهایی با ساختارهای متغیر در زمان، وجود دارد.

د) با توجه به ویژگی زمانی - عملکردی:

• سیستم های بدون حافظه.
• سیستم های دارای حافظه.

به طور کلی، سیستم های سایبرنتیک دارای حافظه هستند، پاسخ در لحظه t فقط به شرایط آن در آن لحظه، بلکه همچنین به حالاتی بستگی دارد که طی لحظات قبلی تحت آن قرار گرفته اند. در چارچوب سیستم های دارای حافظه، مکان ویژه ای توسط سیستم های یادگیری، که قوانین عملکرد آنها در طول عملکرد بهبود می یابد، قرار می گیرد.

ه) با توجه به پایداری سیستم:

• سیستم های ناپایداری که پس از بی ثبات شدن قادر به بازیابی ثبات نیستند.
• سیستم پایدار، دارای بازخورد تثبیت کننده برای اصلاح اقدامات بی ثبات کننده خارجی.

و) با توجه به عملیات:

• سیستم های فیزیکی
• سیستم های فنی
• سیستم های سایبرنتیک

حوضه رودخانه در حالت طبیعی خود یک سیستم فیزیکی است. پس از پی بردن به کارهای آب و ایجاد قوانین بهره برداری، نه تنها به یک سیستم فیزیکی و فنی بلکه به یک سیستم سایبرنتیک تبدیل 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