系统工程第四版习题解答.docx

系统工程第四版习题解答

??##第一章绪论

习题

1.什么是系统？系统有哪些基本特征？

2.简述系统工程的定义、研究对象和研究内容。

3.系统工程的方法论有哪些？它们的特点是什么？

解答

1.系统的定义及基本特征

定义：系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的有机整体。

基本特征：

整体性：系统是一个整体，其整体功能大于各部分功能之和。

相关性：系统各组成部分之间存在着相互作用、相互依赖的关系。

目的性：系统具有明确的目的，为实现特定目标而存在。

环境适应性：系统必须适应外部环境的变化，否则难以生存和发展。

2.系统工程的定义、研究对象和研究内容

定义：系统工程是从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统技术从而达到全局最优的一门工程技术，它是系统科学中直接改造世界的工程技术。

研究对象：各种复杂的系统，包括社会系统、经济系统、工程系统等。

研究内容：包括系统分析、系统设计、系统仿真、系统评价、系统决策等环节，旨在解决系统的规划、组织、管理和控制等问题，以实现系统的最优性能。

3.系统工程的方法论

霍尔三维结构：由时间维、逻辑维、知识维组成。时间维包括规划、设计、研制、生产、安装、运行、更新等阶段；逻辑维包括明确问题、系统指标设计、系统方案综合、系统分析、系统选择、决策、实施等步骤；知识维涵盖了各种专业知识。特点是强调系统工程的整体化、综合化和最优化，将系统的各个方面进行全面考虑。

切克兰德软系统方法论：针对不良结构的软系统问题，通过学习、调查、比较、分析等过程，逐步明确问题，寻求改进方案。特点是注重对问题情境的理解和改善，适用于社会经济等复杂系统。

##第二章系统模型与模型化

习题

1.什么是模型？模型有哪些类型？

2.简述建立系统模型的一般步骤。

3.已知某系统的传递函数为\(G(s)=\frac{1}{s^2+3s+2}\)，试求其动态响应。

解答

1.模型的定义及类型

定义：模型是对现实系统的特征和变化规律的一种抽象表示。

类型：

数学模型：用数学语言描述系统的行为和规律，如微分方程、代数方程等。

物理模型：以实物形式或物理过程相似的形式来模拟系统，如机械模型、电路模型等。

结构模型：描述系统各要素之间的关系结构，如有向图等。

仿真模型：用于计算机仿真的模型，通过编程实现系统的动态模拟。

2.建立系统模型的一般步骤

明确问题：确定建模的目的和系统的边界。

收集数据：收集与系统相关的各种数据。

分析系统：了解系统的结构、功能和行为。

选择模型类型：根据问题特点和要求选择合适的模型类型。

建立模型：运用所选的方法和工具建立模型。

模型检验：通过与实际数据对比等方法检验模型的准确性。

模型优化：对不准确的模型进行改进和优化。

3.已知传递函数\(G(s)=\frac{1}{s^2+3s+2}\)，先将其因式分解为\(G(s)=\frac{1}{(s+1)(s+2)}\)。设输入为单位阶跃函数\(u(t)\)，其拉普拉斯变换\(U(s)=\frac{1}{s}\)。系统输出的拉普拉斯变换\(Y(s)=G(s)U(s)=\frac{1}{s(s+1)(s+2)}\)。利用部分分式展开\(Y(s)=\frac{1}{2s}\frac{1}{s+1}+\frac{1}{2(s+2)}\)。再进行拉普拉斯反变换，可得\(y(t)=\frac{1}{2}e^{t}+\frac{1}{2}e^{2t}\)，这就是系统的动态响应。

##第三章系统分析

习题

1.什么是系统分析？系统分析的主要内容有哪些？

2.简述系统分析的原则和步骤。

3.某企业生产两种产品\(A\)和\(B\)，生产单位产品\(A\)需消耗原材料\(2\)吨、劳动力\(3\)个，生产单位产品\(B\)需消耗原材料\(3\)吨、劳动力\(2\)个。已知原材料供应限量为\(100\)吨，劳动力总量为\(120\)个。产品\(A\)的利润为\(4\)万元/吨，产品\(B\)的利润为\(3\)万元/吨。试建立该问题的线性规划模型并求解。

解答

1.系统分析的定义及主要内容

定义：系统分析是运用建模及预测、优化、仿真、评价等技术对系统的各个方面进行定性与定量相结合的分析，为选择最优或满意的系统方案提供决策依据的分析研究过程。

主要内容：包括系统目标分析、系统环境分析、系统结构分析、系统性能分析、系统费用效益分析等。

2.系统分析的原则和步骤

原则：整体性原则、科学性原则、综合性原则、动态性原则、定性与定量分析相结合原则等。

步骤：明确问题、确定目