系统工程导论PPT第四章系统建模方法.ppt

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1、第四章系统建模方法教学要求：熟悉系统模型的定义和系统模型的特征；熟知系统模型的分类，并了解系统模型对于解决系统工程问题的作用；了解系统建模的要求和原则，掌握系统建模的工作程序和系统建模的主要方法；了解并体会系统建模者应具备的素质。通过对系统工程典型模型的学习，掌握静态和动态、连续和离散等典型模型，并能运用这些典型模型解决相关问题；掌握投入产出模型，了解投入产出模型的应用。4.1、系统模型概述4.1.1、系统模型的定义4.1.2、系统建模的重要性4.1.3、系统模型与原型4.1.4、系统模型与数学模型4.1.5、系统模型与计算

2、机模型4.1.6、系统模型的分类4.1.1、系统模型的定义系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，它以某种确定的形式(例如文字、符号、图表、实物、数学公式等)提供关于该系统的知识。系统模型一般不是系统对象本身，而是现实系统的描述、模仿或抽象。系统是复杂的，系统的属性也是多方面的。系统模型只是系统某一方面本质属性的描述，本质属性的选取完全取决系统工程研究的目的模型示范：耐用消费品模型4.1.1、系统模型的定义根据不同的研究目的，同一个系统可以建立不同的系统模型。如上海市经济模型，变量可以用一、二、三产业表示，也可以用各个行政

3、管理部门来表示。同一种模型可以代表多个系统。例如，y=kx(k是为常量)，几何上：代表一条通过原点的直线；代数上：表示比例关系；设k＝π，x代表直径，则y表示圆周长；设k表示弹簧刚度，x表示伸长量，则y表示弹簧力大小；当k＝a表示加速度，x＝m表示质量，则y表示物体所受外力大小等等。4.1.2、系统建模的重要性现实生活中的系统都是复杂的，其内部结构和外部联系都非常繁复。要完全地将其本来面貌进行描述大部分情况下难以做到。也没有必要将现实系统的情况完全描述出来。系统建模能够让我们摆脱对现实系统的一个浮浅和表面的理解，因为我们用眼

4、睛去观察实物时，容易停留在表面现象上，没有去挖掘实物的本质。这往往容易得到较大偏差的推断或结果，有时甚至是相反的结论。案例讲解：罗马俱乐部与社会经济发展4.1.3、系统模型与原型系统模型反映实际系统的主要特征，但它又高于实际系统而具有同类问题的共性。因此一个适用的系统模型应该具有如下三个特征：(1)它是现实系统的抽象或模仿；(2)它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；(3)它集中体现了这些主要因素之间的关系。案例讲解：地球模型4.1.4、系统模型与数学模型所谓的数学模型是指通过抽象和简化，使用数学语言对研究对象的一个近似

5、的刻画，以便于人们更深刻地认识所研究的对象。数学模型是抽象模型，必须以正确认识系统的定性性质为前提。不能要求它直接反映系统原型的结构，但必定与原型结构有内在联系，原型中的结构问题在模型中用数学语言描述，能用数学方法分析和解决。简化对象原型必须先做出某些假设，这些假设只能是定性分析的结果。案例：地区国民经济系统与地区投入产出模型4.1.4、系统模型与数学模型数学模型具有如下的优点1)它是定量分析的基础。在自然科学和工程技术领域，数量不准确将招致质量低劣，在社会科学领域里，没有定量分析会使人心中无数，造成决策失误，引起不必要的混

6、乱。2)它是系统预测和决策的工具。可以利用系统已有的数据建立预测模型，用来预测系统的未来状态，为正确决策提供依据。3)它可变性好，适应性强，分析问题速度快，省时省钱，而且便于使用计算机。。4.1.5、系统模型与计算机模型计算机模型是指用计算机程序定义的模型。有数学模型都可以转化为基于计算机的模型，通过计算来研究系统。许多无法建立数学模型的系统，如复杂的物理过程，特别是生物、社会和行为过程，也可能建立基于计算机的模型。案例：医院急诊室仿真模型4.1.5、系统模型与计算机模型计算机模型优点用计算机程序定义的模型，可以做到既严格，

7、又可行，能够在计算机上研究和预测系统，通过计算实验来检验结果。而用数学表达式定义的传统模型，求解和处理往往需用复杂艰深的理论和技巧，费时费力，可行性常常较差，所得结果有时无法用实验检验。对于那些无法用真实的实验来检验的复杂系统，计算实验是唯一可用的实验检验手段。计算实验是一种新兴的实验形式，有许多科学和哲学的问题尚未解决。但它为研究复杂巨系统提供了唯一普遍可用的实验手段。增加增加物理模型数学模型系统实体模型比例模型模拟模型概念模型解析模型逻辑模型网络模型图像与表格信息网络与数字化模型1.研究的速度2.修改的方便性3.抽象性4

8、.现实感5.费用4.1.6、系统模型的分类物理模型①实体模型――系统本身。例如标准件的生产检验、胶卷和药品的检验，是从总体中抽取一定容量的样本来进行，样本就是实体模型。②比例模型――对于系统的放大或缩小，使之适合在桌面上研究。如海洋工程中的船舶实验室，航空工程中的风洞实验室，都是将设计研究