通用技术关于系统及控制的若干问题.pptVIP

浙江大学 Zhejiang University 浙江大学 Zhejiang University 浙江大学 Zhejiang University 关于系统与控制的若干问题 浙江大学 控制科学与工程学系 * * 浙江大学 Zhejiang University 关于系统 无处不在的系统 系统在哪里？ 1945年奥地利理论生物学家贝塔朗菲（L. Bertalanffy）发表《一般系统论》，描述了系统的各种性质，却没有回答这个问题? 。 “我思故我在”（笛卡尔，法国哲学家） 系统就是你所关注的对象 系统是“客观存在”还是“主观想象”？ 对于同样的事物，当你的关注点不同时，代表不同的系统 例：射击运动 例：自动取款机 * 浙江大学 Zhejiang University * 枪械设计师：枪械本身 射击运动员：枪械、靶子、场地 比赛组织者：运动员、观众、后勤 系统是什么？ 制造商：取款机本身 取款人：取款机、钱款、场所 银行： 取款人、场地、维护 系统是什么？ 系统是有结构的 怎样定义一个系统？ 定义1：“系统之外”——系统所处的环境 定义2：系统的组成成分 定义3：组成成分之间的相互关系 研究“系统”的理由：系统结构决定其性质 系统的层次性（嵌套结构） 系统的组成成分可以是另一个系统（子系统）。 不同层次的系统可以有不同的结构。 * 浙江大学 Zhejiang University * 环境：银河系 成分：九大行星＋小行星带 关系：万有引力造成的轨道 定义太阳系 石墨 金刚石 每个地区的气候组成局部子系统 整体和局部气候系统特点不同 中国的气候系统 系统是有结构的 同构系统和模型仿真 结构相同的系统（同构系统）具有同样的性质。 因此，可用廉价的（同构）模型来研究真实系统。 例：水塔放水 ? 电容放电 * 浙江大学 Zhejiang University * V t 水塔 龙头 R C V 水位 一般系统的分类 系统和环境的关系 开放系统 系统与环境之间存在物质、能量或信息交换。 开放系统的内部状态始终处于变动和不平衡发展中。 例：企业运营系统 封闭系统 系统与环境之间不存在物质、能量或信息交换。 封闭系统的内部状态趋向于均匀和无序。 例：咖啡调饮 开放系统与封闭系统之间的转换 例：从开放经济到循环经济 * 浙江大学 Zhejiang University * 封闭系统：咖啡＋奶 随着时间的流逝，咖啡与牛奶将自动混合均匀 循环经济：从开放系统到封闭系统的必然选择 当经济规模相对于地球生态系统而言十分有限的情况下，经济系统是开放的。从系统外获得物质和能量的输入并将系统内产生的废弃物排放到环境中去。 当经济系统扩张到与地球生态系统的边界几近重合的时候，经济系统嬗变为封闭系统，不再拥有可以输入资源和排放废物的“外部”环境。 一般系统的分类 系统和时间的关系 静态系统 系统对外界作用的反应瞬间完成。 动态系统 系统对外界作用的反应需要一个过渡过程。 多姿多彩的动态系统 稳定系统和不稳定系统 不稳定系统：系统状态无法稳定。 规则系统和混沌系统 混沌系统：系统对微小的变化非常敏感。 可逆系统和耗散系统 耗散系统：系统在外界作用下成分或结构发生不可逆改变。 * 浙江大学 Zhejiang University * 静态系统：城市自来水 外界作用：使用者动作 系统反应：水流量大小 稳定系统 不稳定系统 典型的混沌系统：气候 在巴西一只蝴蝶翅膀的拍打能在美国得克萨斯州产生一场龙卷风。 —《蝴蝶效应》 鸡蛋：一个耗散系统 孵鸡蛋的过程，体现了系统从无序到有序的不可逆转变。 一般系统的分类 系统成分之间的关系 单调系统 系统成分之间的作用是单向的。 递归系统 系统成分之间的作用是双向的。 复杂系统 自组织系统 系统通过自身的演化而形成新的结构和功能。 自适应系统 系统修正自己的特性以适应环境的变化。 * 浙江大学 Zhejiang University * 控制器 执行器 对象 控制器 执行器 对象 传感器 单调系统：开环控制 递归系统：闭环控制 自组织系统 从糖浆到冰糖 自适应系统 生物系统的进化 1＋1＞2 还是 2＞1＋1 ？ 多个事物的集合何时被称为“系统”？ 这些事物之间存在相互作用（相关性）； 由于这种关联相互作用，从整体来看出现这些事物原先不具备的新性质（整体性）。 例：“人群”和“组织” 事物之间的相关性是系统存在的必要条件 单向关联和双向关联 因果关系：相关性是整体性的来源 相关作用的改变将导致整体功能的变化 “1＋1”与“2”谁更大？ “整体性”并不意味着“功能增强” 例：“害群之马” * 浙江大学 Zhejiang University * “系统分析