Systemstruktur

Systemstruktur

Unter der Struktur versteht man in der Systemtheorie die Gesamtheit der Elemente eines Systems, ihre Funktion und ihre Wechselbeziehungen auf der Mikroebene.

Systemstruktur, Systemverhalten und Systementwicklung bedingen sich gegenseitig

Die Systemstruktur ergibt sich aus

• den Grenzen (Randbedingungen) des Systems
• der Beschaffenheit der Systemgrenzen (durchlässig, selektiv, etc.)
• der Zahl der Elemente
• der Art der Elemente (physikalisch-stoffliche Natur)
• der Funktion der Elemente innerhalb des Systems
• der Zahl der Beziehungen zwischen den Elementen
• der Art der Beziehungen zwischen den Elementen (stark oder schwach gekoppelt, Stoff-, energie- oder Informationsfluss, hemmend, fördernd, modulierend, etc.)
• die Zahl der Wechselbeziehungen zur Umwelt
• die Art der Wechselbeziehungen zur Umwelt

Es gibt Systeme, die sehr einfach strukturiert sind (Wetterfahne), und Systeme, die sehr komplex strukturiert sind (Gehirn, Firma, Auto).

Inhaltsverzeichnis

1 Systemelemente 2 Glieder 3 Größen 4 Werte

Systemelemente

Bei der Betrachtung von Systemen findet man in der Literatur zahlreiche Begriffe für physikalische Bestandteile, ihre Funktion und ihre Wirkungen. Dabei können aber unterschiedliche Begriffe je nach Autor oder nach betrachtetem System die selbe Bedeutung haben.

Synonyme zur Beschreibung der Wechselbesziehungen zwischen System und Umwelt:

Makroebene: x(t)→[z(t)]→y(t)

x(t)→[      [z(t)]          ]→y(t)
 Eingabe                          Ausgabe
 Eingang                          Ausgang
 Eingangsgröße	  Zustandsgröße   Ausgangsgröße
 Eingangsvariable Zustandvariable Ausgangsvariable
 Störgröße
 Stellgröße
 

Bei vielen Systemen ist die Zustandsgröße gleichzeitig auch die Ausgangsgröße.

Synonyme für die Benennnung des Übergabeortes, den Ort der Kopplung zwischen Umwelt und System

Eingang                          Ausgang	
 Eingabeelement	                  Ausgabeelement	
 Rezeptor	                  Effektor	   siehe    Ethologie
 Sinnesorgan	                  Muskel	   Beispiel Reflexbogen
 

Eingang und Ausgang sind entsprechend der physikalischen Natur von Eingabe- und Ausgabegrößen ausgelegt. Sie sind bei einfachen Systemen Bestandteile der physikalischen Systemgrenze, bei komplexeren Systeme spezielle Subsysteme.

Einfache Systeme (siehe Systemeigenschaften) bestehen nur aus einem Speicherelement oder einem Übertragungsglied (Beispiel: Behälter mit Zufluss und Abfluss). Komplexere Systeme bestehen aus mehreren Elementen. Bei homogenen Systemen sind die Elemente und ihre Verknüpfungen untereinander alle gleich (Beispiel: Kochsalzkristall) bei heterogenen Systemen unterscheiden sich die Elemente in ihrer Struktur und / oder in ihrer Funktion (Beispiel: Regelsystem). Eine Erweiterung erhalten Systeme durch spezielle Informationsbahnen und Informationsspeicher.

Glieder

Glieder sind Elemente, Subsysteme, Bauteile, Apparate, Organe etc.

1. Führungsglied: enthält das Programm, produziert den Stellwert für das Regelglied, befindet sich bei der Steuerung außerhalb des Systems (Fremdsteuerung), bei der Regulation (Eigensteuerung, Selbststeuerung) Element des Systems.
2. Messglied, Messeinrichtung: misst Istwert im Stauglied
3. Störglied

1. Übertragungsglieder übernehmen im System auf der Mikroebene die Verknüpfung zwischen Eingabe und Ausgabe. Dazu gehören:
2. Regelglied, Regler, Regeleinrichtung, Rechenglied: vergleicht Istwert mit Sollwert und erstellt daraus einen Stellewert, der an das Stellglied gerichtet ist; als eigenes Element wird zuweilen der Vergleicher = Summenglied vom Stellwert erzeugenden Regelglied abgetrennt.
3. Stauglied: enthält die beobachteten Systemgrößen bzw. ist das zu regelnde System (eine Anlage oder ein Prozess); bei Regulation auch Regelstrecke, bei Steuerung auch Steuerstrecke genannt. enthält Messort, Stellort und Störort, also die Orte der Verknüpfung mit dem Messglied, dem Stellglied und einer Störung von außen.
4. Stellglied, Stelleinrichtung

1. Übertragungsglieder übernehmen im System auf der Mikroebene die Verknüpfung zwischen Eingabe und Ausgabe.

Eine Regeleinrichtung besteht aus Vergleicher, Regelglied, Stelleinrichtung und Messeinrichtung.

Eine Steuereinrichtung besteht aus Vergleicher, Steuerglied, Stelleinrichtung und Messeinrichtung.

weitere Glieder:

• Speicher-Elemente

'Koinzidenz-Elemente

Größen

Größen sind Hauptströme von Stoff- und Energieflüssen

1. Stellgröße: gleicht Störungen aus
2. Regelgröße: Systemzustand x(t)
3. Nachschubgröße: ermöglicht Änderungen auszugleichen
4. Störgröße: bewirkt Störungen

Werte

Werte sind Nebenströme von Stoff- und Energieströme, die als Informationsströme nicht in die Bilanz der Hauptströme eingehen (müssen).

1. Sollwert, Führungsgröße, Vorgabe: vom Führungsglied an das Regelglied abgegebener Wert, den die Systemgröße einnehemn soll.
2. Istwert: vom Messglied festgestellter tatsächlicher Wert der Systemgröße
3. Stellwert: vom Regelglied an das Stellglied abgegebene Information

Werte werden auf Informationsbahnen übertragen.

See also: Systemstruktur, Automobil, Ethologie, Firma, Gehirn, Information, Lemma, Reflexbogen (Physiologie), Steuerung