第一章系统与系统理论概述..ppt

第一章 系统与系统工程基础 第一节 系统与系统理论 第二节 系统工程 . 第一节 系统与系统理论 1.系统概念 . 2.系统的形态 . 3.系统的特征 . 4.系统的结构与功能 . 5.系统的环境 6.系统理论简介 . 什么是系统意义？ 在现实生活和理论探讨中，凡是着眼于处理部分与整体、差异与统一、结构与功能、自我与环境、有序与无序、合作与竞争、行为与目的、阶段与全过程等相互关系的问题，都是具有系统意义的问题。 系统科学是一门新的基础学科 不可把系统科学看成是交叉科学或边缘科学 系统科学是科学重新统一的历史需要 1.系统的概念 . 古希腊：事物中共性部分和每一事物应占据的位置，也就是部分组成整体的意思。 冯.贝塔朗菲（1937）：相互作用的诸要素的综合体。 钱学森：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分（要素）结合而成的、具有特定功能的有机整体。 要素 要素是构成系统的最小单位。 系统必须由两个以上的要素（部分、元素）所组成。 要素与要素之间存在着一定的有机联系。 系统与要素的相互作用 系统与要素的相互作用 系统通过整体作用支配和控制要素 要素通过相互作用决定系统的特性和功能 系统和要素的概念是相对的 P 功能 任何系统都有特定的功能，这是整体具有不同于各个组成要素的新功能，这种新功能是由系统内部的有机联系和结构所决定的。 2.系统的形态 . 2.1 自然系统与人造系统 . 2.2 开放系统与封闭系统 . 2.3 实体系统与概念系统 . 2.4 动态系统与静态系统 . 2.5 白色系统、灰色和黑色系统 . 2.6 线形系统和非线形系统 . 2.1 自然系统与人造系统 自然系统是由自然物质（矿物、植物、动物、海洋等）形成的系统。大气系统、海洋系统，生态系统等 . 人造系统是为了达到人类所需要的目的，由人类设计和建造的系统。工程技术系统、经营管理系统、科学技术系统等 . 2.2 开放系统与封闭系统 封闭系统是指与外界环境不发生任何形式交换的系统 . 开放系统是指系统内部与外界环境有相互关系，能进行能量、物质和信息交换的系统 . 系统的环境 广义的来讲，一个系统之外的一切事物或系统的总和。 系统的边界 . 2.3 实体系统与概念系统 实体系统是以矿物、生物、能源、机械等实体组成的系统 . 概念系统是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等观念性的非物质实体所组成的系统 . 2.4 动态系统与静态系统 静态系统是其固有的状态参数不随时间改变的系统 . 动态系统是系统状态变量随时间改变的系统。一切实际存在的系统原则上都是动态系统 . 连续系统和离散系统 连续系统：在实数集或闭子集上连续取值的时间t，称为连续时间。状态变量为连续时间函数的系统，称为连续系统。 离散系统：状态变量仅在离散时间上出现或被观察到的系统 . 静态系统 静态系统基于这样一个假设：系统状态的转移可以在瞬间完成。这意味着系统有无限多的储能可以利用 . 2.5 白色系统、灰色和黑色系统 白色系统：一目了然 灰色系统：一知半解 黑色系统：一窍不通 . 2.6 线形系统和非线形系统 线形系统：能够用线形数学模型描述的系统 . 线形系统在数学处理上十分简便，因此广泛应用 . 线形关系 线形与非线形原本是一对数学概念，用以区别不同变量间的两种基本关系。 变量之间最简单、最基本的关系是函数关系，即因变量对自变量的依存关系，因变量与自变量成比例的变化，即变化过程中二者的比值不变，称为线形函数。 叠加原理和齐次性 . 非线形关系 变比特性 饱和特性 非单调性 震荡特性 多值响应特性 循环特性 间断（跳跃）特性 失灵特性 折叠特性 . 3.系统的特征 . 3.1 整体性 . 3.2 相关性 . 3.3 目的性 . 3.4 环境适应性 . 3.1 整体性 . 系统的整体性主要表现为系统的整体功能，这种整体功能不是各组成要素功能的简单叠加，而是呈现出各组成要素所没有的新功能。 “整体不等于部分和” Fs 、=、 F1+F2+F3+……+Fi Fs:系统的整体功能 Fi:各要素的功能(i=1,2,3…n) 整体性 “整体不等于部分和” 1整体大于部分和 ：Fs F1+F2+F3+……+Fi 2整体等于于部分和： Fs =F1+F2+F3+……+Fi 3整体小于部分和： Fs F1+F2+F3+……+Fi Fs:系统的整体功能 Fi:各要素的功能(i=1,2,3…n) 整体性的体现 系统量：指系统在组分上表现出来的量，他们在组分上不可理解或不能被发现。 系统质：整体与部分之间存在某种可以比较的同质特性。 3.2 相关性 . 系统内的各要素相互作用又相互联系。系统中任一要素与该系统中的其他要素是相互关联、互相制约的，如果某一要素发生了变化，对应的其它相关联的要素