第2章 过程模型
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软件工程第二章-软件过程
编码
运行 时期
1. 瀑布模型
瀑布模型(waterfall model)是软件工程最早的范例，
也称经典生命周期，它提出了一个系统的、顺序的软 件开发方法，从用户需求规格说明开始，通过计划、 建模、构建和部署的过程，最终提供一个完整的软件 并提供持续的技术支持。
沟通 项目启动 需求获取 策划 项目估算 进度计划 项目跟踪
… 框架活动 # n 动作 # n.1 任务集 …… 动作 # n.m 任务集 工作任务、工作产品、 质量保证点、项目里程碑
工作任务、工作产品、 质量保证点、项目里程碑
只有一种软件过程吗？
软件过程的种类很多，区别主要体现在几个方面： 组成过程的各个活动(包括普适性活动)、动作和任务，及其相互依 赖的关系都可能不同； 动作和任务的细化程度可能不同； 工作产品的定义和要求可能不同； 质量保证活动的应用方式可能不同； 项目跟踪和控制活动的应用方式可能不同； 过程描述的详细程度和严谨程度可能不同； 客户和利益相关者对项目参与的程度可能不同； 软件团队所赋予的自主权可能不同； 队伍组织和角色的明确程度可能不同。
下优先级进行增量开发：
第一个增量实现基本的文件管理、编辑和文档生成功能
； 第二个增量实现更加完善的编辑和文档生成功能； 第三个增量实现拼写和文法检查功能； 第四个增量完成高级的页面布局功能； ……
增量模型的特点
增量过程模型综合了线性、并行、演化三种过程流的
特征。
对于每个增量，使用的是线性过程流；
过程流
过程流(process flow)：描述了在执行顺序和执行时
间上，如何组织框架中的活动、动作和任务。 大致有四大类不同的过程流：
第二章2过程控制的数学模型-曲线响应
u2 (t) u1(t a)
矩形脉冲响应曲线：
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
首先确定过程数学模型的结构，然后确定数学模型的具体参数。
传递函数： （1）一阶无延 时
无自衡过程。
（2）二阶无延 时
（3）一阶有延 时
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
3.1 阶跃响应确定一阶过程参数 放大系数K0、时间常数T0、时延时间τ0。 t=0，曲线斜率最大，之后斜率减小，逐渐达稳态。
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
3.2 由阶跃响应曲线确定一阶时延过程的参数 一阶时延环节响应曲线特点：
在t=0时，斜率几乎为零，之后逐渐增大到某点（拐点）后，斜率 又逐渐减小。曲线呈S形状。
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
y0 (t)
y(t) y()
y0
(t
)
0
t
t
第二章 过程控制的数学模型
2.3 响应曲线辨识过程的数学模型
1. 阶跃响应曲线的测定
利用响应曲线辨识建立数学模型是一种常用的方法。 1.1 阶跃响应曲线的测定 过程：使输入量作一阶跃变化，记录输出量随时间变化的
响应曲线。即阶跃响应曲线。
输入信号：
响应曲线：
1. 阶跃响应曲线的测定
试验时必须注意： (1) 试验测定时，被控过程处于相对稳定的工作状态。 (2) 输入的阶跃信号不可太大，也不可太小。太大，影响生产；
欠佳，就难以获得对象的动态特性参数。
2. 矩形脉冲响应曲线的测定
阶跃响应法缺陷： 过程长时间的处于较大幅值的阶跃信号
作用下，被控量变化的幅度可能会超出生 产工艺允许的范围。
用矩形脉冲作为输入信号，将响应曲线 转化为阶跃响应曲线，确定数学模型。 脉冲信号看作：
矩形脉冲响应曲线：
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
首先确定过程数学模型的结构，然后确定数学模型的具体参数。
传递函数： （1）一阶无延 时
无自衡过程。
（2）二阶无延 时
（3）一阶有延 时
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
3.1 阶跃响应确定一阶过程参数 放大系数K0、时间常数T0、时延时间τ0。 t=0，曲线斜率最大，之后斜率减小，逐渐达稳态。
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
3.2 由阶跃响应曲线确定一阶时延过程的参数 一阶时延环节响应曲线特点：
在t=0时，斜率几乎为零，之后逐渐增大到某点（拐点）后，斜率 又逐渐减小。曲线呈S形状。
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
y0 (t)
y(t) y()
y0
(t
)
0
t
t
第二章 过程控制的数学模型
2.3 响应曲线辨识过程的数学模型
1. 阶跃响应曲线的测定
利用响应曲线辨识建立数学模型是一种常用的方法。 1.1 阶跃响应曲线的测定 过程：使输入量作一阶跃变化，记录输出量随时间变化的
响应曲线。即阶跃响应曲线。
输入信号：
响应曲线：
1. 阶跃响应曲线的测定
试验时必须注意： (1) 试验测定时，被控过程处于相对稳定的工作状态。 (2) 输入的阶跃信号不可太大，也不可太小。太大，影响生产；
欠佳，就难以获得对象的动态特性参数。
2. 矩形脉冲响应曲线的测定
阶跃响应法缺陷： 过程长时间的处于较大幅值的阶跃信号
作用下，被控量变化的幅度可能会超出生 产工艺允许的范围。
用矩形脉冲作为输入信号，将响应曲线 转化为阶跃响应曲线，确定数学模型。 脉冲信号看作：
东北大学过程控制系统第二章2 过程控制的数学模型-曲线响应
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
3.4 二阶加时延过程参数的确定
数学模型：
TC
x
(1 x)x1x
(1)
TA
T1 T2 TC
(2)
(2)
(1)
3.由阶跃响应曲线确定过程的数学模型
利用公式（1)计算T1和T2较为复杂，绘制曲线利用图解法求取T1和T2。 根据公式（1）绘制曲线见右图。
第二章 过程控制的数学模型
2.3 响应曲线辨识过程的数学模型
1. 阶跃响应曲线的测定
利用响应曲线辨识建立数学模型是一种常用的方法。 1.1 阶跃响应曲线的测定 过程：使输入量作一阶跃变化，记录输出量随时间变化的
响应曲线。即阶跃响应曲线。
输入信号：
响应曲线：
1. 阶跃响应曲线的测定
试验时必须注意： (1) 试验测定时，被控过程处于相对稳定的工作状态。 (2) 输入的阶跃信号不可太大，也不可太小。太大，影响生产；
1 0.46
20 33.5
3 1.7
25 27.2
4
5
3.7
9
30 40
21 10.4
8 10 19 26.4 50 60 5.1 2.8
15 16.5 36 371..55 70 80 1.1 0.5
第二题：
设阶跃扰动量△u=20%，某水槽的水位阶跃 响应数据见下表，用一阶惯性环节求取该液位的 传递函数。
欠佳，就难以获得对象的动态特性参数。
2. 矩形脉冲响应曲线的测定
阶跃响应法缺陷： 过程长时间的处于较大幅值的阶跃信号
作用下，被控量变化的幅度可能会超出生 产工艺允许的范围。
用矩形脉冲作为输入信号，将响应曲线 转化为阶跃响应曲线，确定数学模型。 脉冲信号看作：
第2章第1节 合作模型
1）定义事件
事件是记录活动状态变化、具有“真”“假”值的结构化消息。 、
事件类型 ① 按内容分类 时间事件、空间事件、状态事件（等待、激活、 挂起、完成、禁止…） 、进程事件（顺序、并发…） 成员事件（谁、什么时间、什么地点、做什么、 为什么…） ② 按执行方法分类：自动事件 vs.交互事件。 ③ 按事件产生源分类： 活动内部事件 vs.活动外部事件。 ④ 按构造成分分类：原子事件、复合事件（逻辑组合） 。 事件描述：(名称、源、宿、内容、属性)。
1
A ：请求
2
B ：许诺 A：接受
3
B：发出断言 A：宣布意见
4
A： 宣布意
B：拒绝 A：撤销
A： 提出相 反意见 A：拒绝
B ：提出 相反意见 B：食言
A：撤销 A：撤销
见 （满意）
8
B：撤销
6
7
9
5
3、会话模型的不足与改进
1) 会话原语难于传达会话者的心态、语态和情态。 改进途径： 1) 在书面会话原语上附加强调符号,进行提示。 2) 附加音频和视频，捕获会话者的情态和势态。 2) 缺少成员关系管理，不适于多对多会话。 改进途径：增加共享合作空间和会话控制 → 会议模型
会议空间模型--白板
定义：白板是一种由白板程序管理的共享数据结构，每个与会者 在白板上的操作结果都能实时地被其他协作人员看到。 例: Net meeting 等.
实时共享空间 （读/写） 白板程序： 成员管理、访问控制、并发控制、数据 维护、通信等
1) 白板程序允许协作者共同编辑白板上的内容。 2) 媒体流实时性要求良好的视频和音频数据编码算法。 特征:同步协作模式，即与会者必须同时在线,一般不提供数据持 久存储功能。 适用于实时会议,例如即时消息系统、计算机视频会议系统等。
软件工程方法论教案-章程
(一)起始阶段
(二)细化阶段
(三)构建阶段
(四)转换阶段
(五)生产阶段
归
纳
总
结
通过本章的学习，掌握通用过程模型，掌握惯用的过程模型。
第三次课程教学方案
周次
3
课时数
2
教学章节，阐述软件工程中敏捷理念的四个关键问题：自我组织团队对所开展工作具有控制力的重要性；团队成员之间以及开发参与者与客户之间的交流与合作；对“变更代表机遇”的认识；强调快速软件交付以让客户满意。并对最广泛应用的敏捷过程极限编程（XP）做出讲解。掌握用敏捷开发的方法以适应现代软件工程的需求。
□ CAI课件 □ IP课件 □ 其他资源：
课后作业
P15：1.5、1.8
板
书
设
计
教学课件《第1章软件和软件工程》
第一次教学活动设计
教学
环节
内容设计与手段
导
入
新
课
1.全面地介绍《软件工程方法论》的课程内容、课程目的和课程要求
2.提问：软件和软件工程的区别和联系；什么是方法论？
3.导入第一章的课程内容
确定一套解决需求问题的初步方案
4.4开发用例
一组用户场景，描述系统的线程使用
从“参与者”的点-视角来描述每一个场景——人或设备以某种方式与软件交互
4.5构建需求模型
分析模型的元素
基于场景的元素
功能说明——处理软件功能的描述
用例——描述“参与者”和系统之间的交互作用
基于类的元素
由场景暗示
行为元素
状态图
讲
授
内
容
5.1需求分析
–确定软件的操作特性
–指明软件和其他系统元素的接口
(二)细化阶段
(三)构建阶段
(四)转换阶段
(五)生产阶段
归
纳
总
结
通过本章的学习，掌握通用过程模型，掌握惯用的过程模型。
第三次课程教学方案
周次
3
课时数
2
教学章节，阐述软件工程中敏捷理念的四个关键问题：自我组织团队对所开展工作具有控制力的重要性；团队成员之间以及开发参与者与客户之间的交流与合作；对“变更代表机遇”的认识；强调快速软件交付以让客户满意。并对最广泛应用的敏捷过程极限编程（XP）做出讲解。掌握用敏捷开发的方法以适应现代软件工程的需求。
□ CAI课件 □ IP课件 □ 其他资源：
课后作业
P15：1.5、1.8
板
书
设
计
教学课件《第1章软件和软件工程》
第一次教学活动设计
教学
环节
内容设计与手段
导
入
新
课
1.全面地介绍《软件工程方法论》的课程内容、课程目的和课程要求
2.提问：软件和软件工程的区别和联系；什么是方法论？
3.导入第一章的课程内容
确定一套解决需求问题的初步方案
4.4开发用例
一组用户场景，描述系统的线程使用
从“参与者”的点-视角来描述每一个场景——人或设备以某种方式与软件交互
4.5构建需求模型
分析模型的元素
基于场景的元素
功能说明——处理软件功能的描述
用例——描述“参与者”和系统之间的交互作用
基于类的元素
由场景暗示
行为元素
状态图
讲
授
内
容
5.1需求分析
–确定软件的操作特性
–指明软件和其他系统元素的接口
软件工程第二章软件过程
第二章：软件过程目标：软件工程和软件过程模型的概念；了解3个一般的软件过程模型及何时使用它们；了解软件需求工程，软件开发，测试和进化中所涉及的基本过程活动；理解为什么软件过程要有效地组织以应对软件需求和设计上的变更；了解Rational统一过程是如何集成好的软件过程实践来产生一个可适应的软件过程。
所有的软件过程都必须具有4种对软件工程来说是基本的活动。
它们是：1.软件描述：必须定义软件的功能以及软件操作上的约束。
2.软件设计和实现：必须生产符合描述的软件。
3.软件有效性验证：软件必须得到有效性验证，即确保软件是客户所想要的。
4.软件进化：软件必须进化以满足不断变化的客户需要。
2.1软件过程模型一软件过程模型一般有1.瀑布模型：该模型将基本的过程活动，描述，开发，有效性验证和进化，看成是一些界限分明的独立的过程阶段，例如，需求描述阶段，软件设计阶段，实现阶段，测试阶段，等等。
2.增量式开发：该方法使得描述活动，开发活动和有效性验证活动交织在一起。
系统的开发是建立一系列的版本（增量），每个版本添加部分功能到先前的版本中。
3.面向复用的软件工程：该方法使得描述活动，开发活动和有效性验证活动交织在一起。
系统开发过程着重于集成这些组件到新系统中，而非从头开发。
2.1.1瀑布模型一瀑布模型中的主要阶段直接映射基本的开发活动：1.需求分析和定义2.系统和软件设计3.实现和单元测试4.集成和系统测试5.运行和维护二适合采用瀑布模型的时候瀑布模型是与其他工程过程模型相一致的，在它的每个阶段都要生成文档。
这使得过程是可见的，项目经理能够根据项目计划监控项目的过程。
它的主要问题在于它将项目生硬地分解成这些清晰的阶段。
关于需求的责任和义务一定要在过程的早期阶段清晰界定，而这又意味它对用户需求变更的响应较困难。
所以只有在对需求了解的好，而且在系统开发过程中不太可能发生重大改变的时候，适合采用瀑布模型。
瀑布模型的一个重要变形是形式化系统开发。
第2章商务沟通的重要性
2.3 沟通障碍
课堂练习5 评估文化的影响
2.4 克服沟通障碍
2．4．1考虑接收者的需要和理解能力 2．4．2确保清晰地报告 2．4．3简明扼要地表达信息 2．4．4避免使用行业术语 2．4．5使用不只一个沟通系统 2．4．6鼓励对话 2．4．7缩短沟通链 2．4．8确保反馈
关键词和术语
沟通过程：信息由发送者到接收者的传递过程。 利益相关者：所有对组织事务感兴趣的个体。通常分为内部利益相关者如员工， 和外部利益相关者，如政府。 内部沟通：是指组织内部成员之间的信息传递。 外部沟通：是指组织外部利益相关者的信息传递。 沟通障碍：任何阻碍信息流动的因素。 噪音：是指任何干扰信息流从发送者到接收者的阻碍因素。 超负荷：是指个人大量承担工作达到一定极限，已不能应付任何再多一点的工作 的状态。 对话：是指双向沟通的过程，这样发送者和接收者可以直接联系。 行业术语：行业或专业内经常使用的专门词汇，是一般大众很难理解的。 反馈：信息的接收者通过回复发送者的信息来做出回应。这是双向沟通过程的一 部分，用以确保信息被接收并理解，或者还需要进一步的说明。
第2章 商务沟通的重要性
学习内容
2.1 沟通过程 2.2 沟通的对象和类型 2.3 沟通障碍 2.4 克服沟通障碍
2.1 沟通过程
沟通过程：信息由发送者到接收者的传递过程。
发送者
接收者
噪 音
信息
信息
沟通目标
编码
过滤系统
信息 和感知
信息
行动
是指任何干扰 信息流从发送 者到接收者的 阻碍因素。
图2-1 简单的沟通过程模型
2.1 沟通过程
发送者
接收者
信息
噪 信息 音 信息
沟通目标
第二章 新安江模型
2.3 模型计算
1、蒸散发计算 蒸散发计算采用三层模型， 蒸散发计算采用三层模型，其参数有上层张力水蓄水容量 UM， LM， DM， UM，下层张力水蓄水容量 LM，深层张力水蓄水容量 DM，流域平 WM， KC，深层蒸散发系数C 均张力水蓄水容量 WM，蒸散发折算系数 KC，深层蒸散发系数C， 计算公式为： 计算公式为： WM=UM+LM+DM W=WU+WL+WD E=EU+EL+ED 上层 (Upper layer) 下层 (Lower layer) 深层 (Deep layer)
（2）三水源 三水源的水源划分结构应用了山 坡水文学的概念，去掉了FC FC， 坡水文学的概念，去掉了FC，用自由 水蓄水库结构解决水源划分问题。 水蓄水库结构解决水源划分问题。
自由水蓄水库结构考虑了包气带的垂向调蓄作用。 自由水蓄水库结构考虑了包气带的垂向调蓄作用。按蓄满 先进入自由水蓄水库调蓄， 产流模型计算出的总径流量 R，先进入自由水蓄水库调蓄，再 划分水源。从图可见， 划分水源。从图可见，产流面积上自由水蓄水库设置了两个出 一个为旁侧出口，形成壤中流RI 另一个为向下出口， RI； 口，一个为旁侧出口，形成壤中流RI；另一个为向下出口，形 成地下径流RG RG。 成地下径流RG。
对总径流积分： 对总径流积分：
R=
P−E+ A
∫
A
f ' dW = F
P−E+ A
∫
A
W' B [1− (1− ) ]dW' WMM
P−E+ A<W M M
A 1+B P − E + A 1+B R = P − E −WM[(1− ) −(1− ) ] WMM WMM
过程控制系统 第2章 工业过程数学模型
二是用于工艺设计以及操作条件的分析和确定。
被控过程数学模型的应用与要求
被控过程数学模型的类型 非参量形式 用曲线或数据表格表示，如阶跃响 应曲线、脉冲响应曲线和频率特性曲线 参量形式 用数学方程来表示，如：微分方程、 传递函数、差分方程、状态空间表达式 等。
2.2.2 动态数学模型的类型：有过程机 理推导得到的几种数学模型如表2-2
的方法； 二是依据外部输入输出数据来求取，这就是过程辨 识和参数估计的方法。 当然，也可以把两者结合起来。
解析法建模的一般步骤： 1. 明确过程的输出变量、输入变量和 其他中间变量。 2. 依据过程的内在机理和有关定理、 定律以及公式列写静态方程或动态方 程。 3. 消去中间变量，求取输入、输出变 量的关系方程。 4.将其简化成控制要求的某种形式。
机理建模也有两个弱点： 1）对于复杂的过程，人们对基本方程的某些参数不完全 掌握，例如，换热器的K值，由传热学书籍提供的公式可 能有±（10%-30%）的误差。又如，精馏塔这样已经研 究得比较透彻的设备，对塔板效率、塔板流体中的汽液 比值等参数，很难预先精确估计。 2）如不经过输入/输出数据的验证，则近乎之纸上谈兵， 难以判断其正确性。 经验模型的优点和弱点与机理模型正好相反，特别是现 场测试，实施中有一定难处。
2.1.1机理建模
从机理出发，也就是从过程内在的物理和 化学规律出发，建立稳态数学模型 最常用的是解析法和仿真方法 解析法适用于原始方程比较简单的场合。 这里又分两类:
一是求输入变量作小范围变化的影响，通常采
用增量化处理方法； 二是求输入变量作大范围变化时的影响，这通 常需要逐步求解，如采用数值方法或试差方法， 则与仿真求解无甚区别了。
被控过程数学模型的应用与要求
被控过程数学模型的类型 非参量形式 用曲线或数据表格表示，如阶跃响 应曲线、脉冲响应曲线和频率特性曲线 参量形式 用数学方程来表示，如：微分方程、 传递函数、差分方程、状态空间表达式 等。
2.2.2 动态数学模型的类型：有过程机 理推导得到的几种数学模型如表2-2
的方法； 二是依据外部输入输出数据来求取，这就是过程辨 识和参数估计的方法。 当然，也可以把两者结合起来。
解析法建模的一般步骤： 1. 明确过程的输出变量、输入变量和 其他中间变量。 2. 依据过程的内在机理和有关定理、 定律以及公式列写静态方程或动态方 程。 3. 消去中间变量，求取输入、输出变 量的关系方程。 4.将其简化成控制要求的某种形式。
机理建模也有两个弱点： 1）对于复杂的过程，人们对基本方程的某些参数不完全 掌握，例如，换热器的K值，由传热学书籍提供的公式可 能有±（10%-30%）的误差。又如，精馏塔这样已经研 究得比较透彻的设备，对塔板效率、塔板流体中的汽液 比值等参数，很难预先精确估计。 2）如不经过输入/输出数据的验证，则近乎之纸上谈兵， 难以判断其正确性。 经验模型的优点和弱点与机理模型正好相反，特别是现 场测试，实施中有一定难处。
2.1.1机理建模
从机理出发，也就是从过程内在的物理和 化学规律出发，建立稳态数学模型 最常用的是解析法和仿真方法 解析法适用于原始方程比较简单的场合。 这里又分两类:
一是求输入变量作小范围变化的影响，通常采
用增量化处理方法； 二是求输入变量作大范围变化时的影响，这通 常需要逐步求解，如采用数值方法或试差方法， 则与仿真求解无甚区别了。
过程控制 第2章被控过程的数学模型
12
4. 建立数学模型的依据 要想建立一个好的数学模型，要掌握好以下三类 主要的信息源。 (1) 要确定明确的输入量与输出量 (2)要有先验知识 (3) 试验数据
13
5．被控对象数学模型的表达形式 被控对象的数学模型可以采取各种不同的表达形 式，主要可以从以下几个观点加以划分： (l ) 按系统的连续性划分为：连续系统模型和离散系统 模型。 (2) 按模型的结构划分为：输入输出模型和状态空间 模型。 (3) 输入输出模型又可按论域划分为：时域表达（阶 跃响应，脉冲响应）和频域表达（传递函数）。
9
1．建立数学模型的目的 在过程控制中，建立被控对象数学模型的目的主要 有以下几种： (l) 设计过程控制系统和整定控制器的参数 (2) 控制器参数的整定和系统的调试 (3) 利用数学模型进行仿真研究 (4) 进行工业过程优化 另外，设计工业过程的故障检测与诊断系统、制 订大型设备启动和停车的操作方案和设计工业过程运 行人员培训系统，等等都也需要被控过程的数学模型。
6
也有一些被控对象，例如图2-3中的单容积分水槽， 当进水调节阀开度改变致使物质或能量平衡关系破坏后， 不平衡量不因被控变量的变化而改变，因而被控变量将 以固定的速度一直变化下去而不会自动地在新的水平上 恢复平衡。这种对象不具有自平衡特性，具有这种特性 的被控过程称为非自平衡过程，其阶跃响应如图2-4所 示
第2章 被控过程的数学模型
目 录
2.1 过程模型概述 2.2 机理法建模 2.3 测试法建模 2.4 利用MATLAB建立过程模型 本章小结
1
2.1 过程模型概述
2.1.1 被控过程的动态特性
在过程控制中，被控过程（简称过程）乃是工业生 产过程中的各种装置和设备，例如换热器、工业窑炉、 蒸汽锅炉、精馏塔、反应器等等。被控变量通常是温 度、压力、液位、成分、转速等。被控对象内部所进 行的物理、化学过程可以是各式各样的，但是从控制 的观点看，它们在本质上有许多相似之处。 在生产过程中，控制作用能否有效地克服扰动对 被控变量的影响，关键在于选择一个可控性良好的操 作变量，这就要对被控对象的动态特性进行研究。因 此，研究被控对象动态特性的目的是据以配置合适的 控制系统，以满足生产过程的要求。
4. 建立数学模型的依据 要想建立一个好的数学模型，要掌握好以下三类 主要的信息源。 (1) 要确定明确的输入量与输出量 (2)要有先验知识 (3) 试验数据
13
5．被控对象数学模型的表达形式 被控对象的数学模型可以采取各种不同的表达形 式，主要可以从以下几个观点加以划分： (l ) 按系统的连续性划分为：连续系统模型和离散系统 模型。 (2) 按模型的结构划分为：输入输出模型和状态空间 模型。 (3) 输入输出模型又可按论域划分为：时域表达（阶 跃响应，脉冲响应）和频域表达（传递函数）。
9
1．建立数学模型的目的 在过程控制中，建立被控对象数学模型的目的主要 有以下几种： (l) 设计过程控制系统和整定控制器的参数 (2) 控制器参数的整定和系统的调试 (3) 利用数学模型进行仿真研究 (4) 进行工业过程优化 另外，设计工业过程的故障检测与诊断系统、制 订大型设备启动和停车的操作方案和设计工业过程运 行人员培训系统，等等都也需要被控过程的数学模型。
6
也有一些被控对象，例如图2-3中的单容积分水槽， 当进水调节阀开度改变致使物质或能量平衡关系破坏后， 不平衡量不因被控变量的变化而改变，因而被控变量将 以固定的速度一直变化下去而不会自动地在新的水平上 恢复平衡。这种对象不具有自平衡特性，具有这种特性 的被控过程称为非自平衡过程，其阶跃响应如图2-4所 示
第2章 被控过程的数学模型
目 录
2.1 过程模型概述 2.2 机理法建模 2.3 测试法建模 2.4 利用MATLAB建立过程模型 本章小结
1
2.1 过程模型概述
2.1.1 被控过程的动态特性
在过程控制中，被控过程（简称过程）乃是工业生 产过程中的各种装置和设备，例如换热器、工业窑炉、 蒸汽锅炉、精馏塔、反应器等等。被控变量通常是温 度、压力、液位、成分、转速等。被控对象内部所进 行的物理、化学过程可以是各式各样的，但是从控制 的观点看，它们在本质上有许多相似之处。 在生产过程中，控制作用能否有效地克服扰动对 被控变量的影响，关键在于选择一个可控性良好的操 作变量，这就要对被控对象的动态特性进行研究。因 此，研究被控对象动态特性的目的是据以配置合适的 控制系统，以满足生产过程的要求。
化工仪表及自动化第2章 第三节 描述对象特性的参数
化工仪表及自动化
第二章 过程特性及其数学模型
内容提要
化工过程的特点及其描述方法
对象数学模型的建立
建模目的 机理建模 实验建模
描述对象特性的参数
放大系数Κ 时间常数Τ 滞后时间τ
1
第三节 描述对象特性的参数
一、放大系数K
对于前面介绍的水槽对象，当流入流量Q1有一定的阶跃 变化后，液位h也会有相应的变化，但最后会稳定在某一 数值上。如果我们将流量Q1的变化ΔQ1看作对象的输入， 而液位h的变化Δh看作对象的输出，那么在稳定状态时， 对象一定的输入就对应着一定的输出，这种特性称为对象 的静态特性。
用初始条件y(0)=0， y(0)=0代入式（ 2-52 ）
可分别解得
ห้องสมุดไป่ตู้
C1
T1 T2 T1
KA
C2
T2 T2 T1
KA
（2-53） 图2-22 具有容量滞 后对象的反应曲线
（2-54）
42
第三节 描述对象特性的参数
将上述两式代入式（2-52），可得
y t
T1 T2
T1
et
T1
T2 T2 T1
图2-24 滞后时间τ示意图
结论
自动控制系统中，滞后的存在是不利于控制的。所以，在设 计和安装控制系统时，都应当尽量把滞后时间减到最小。
45
2. 容量滞后 一般是由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。
举例 前面介绍过的两个水槽串联的二阶对象
将输出量h2用y表示，输入量Q1用x表示，则方程式可写为
T1T2
d2y dt 2
T1
T2
dy
dt
y
Kx
（2-46）
假定输入作用为阶跃函数，其幅值为A。已知，二阶常系 数微分方程式的解是
第二章 过程特性及其数学模型
内容提要
化工过程的特点及其描述方法
对象数学模型的建立
建模目的 机理建模 实验建模
描述对象特性的参数
放大系数Κ 时间常数Τ 滞后时间τ
1
第三节 描述对象特性的参数
一、放大系数K
对于前面介绍的水槽对象，当流入流量Q1有一定的阶跃 变化后，液位h也会有相应的变化，但最后会稳定在某一 数值上。如果我们将流量Q1的变化ΔQ1看作对象的输入， 而液位h的变化Δh看作对象的输出，那么在稳定状态时， 对象一定的输入就对应着一定的输出，这种特性称为对象 的静态特性。
用初始条件y(0)=0， y(0)=0代入式（ 2-52 ）
可分别解得
ห้องสมุดไป่ตู้
C1
T1 T2 T1
KA
C2
T2 T2 T1
KA
（2-53） 图2-22 具有容量滞 后对象的反应曲线
（2-54）
42
第三节 描述对象特性的参数
将上述两式代入式（2-52），可得
y t
T1 T2
T1
et
T1
T2 T2 T1
图2-24 滞后时间τ示意图
结论
自动控制系统中，滞后的存在是不利于控制的。所以，在设 计和安装控制系统时，都应当尽量把滞后时间减到最小。
45
2. 容量滞后 一般是由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。
举例 前面介绍过的两个水槽串联的二阶对象
将输出量h2用y表示，输入量Q1用x表示，则方程式可写为
T1T2
d2y dt 2
T1
T2
dy
dt
y
Kx
（2-46）
假定输入作用为阶跃函数，其幅值为A。已知，二阶常系 数微分方程式的解是
过程控制技术-第二章 过程控制系统的数学模型
今后在习惯上为书写的便利，可以将一阶微分 方程式中的增量“Δ”省略，但要理解为是相应 变量的增量。因此，一阶被控对象的数学模型 便可写成：
dy T y Kx dt
2 过程控制系统的数学模型
于是上述所讨论的温度对象的阻力系数是：
T 1 热阻Ｒ＝温差/热量流量＝ q FinC
＝
容量系数是： 热容Ｃ＝被储存的热量的变化/温度的变化＝
2 过程控制系统的数学模型
2 过程控制系统的数学模型
2 过程控制系统的数学模型
通过上述示例及多个示例分析，可以发现虽然 被控对象的物理过程不一样，只要它们具有相 同的数学模型，即都是一阶微分方程式，故称 为一阶被控对象。现在将它们表示为一般形式：
d y T y K x dt
2 过程控制系统的数学模型
传递函数 一般过程控制系统或环节的动态方程式可写成：
dny d n 1 y dy d mx d m 1 x dx an an 1 n 1 a1 a0 y bm m bm 1 m 1 b1 b0 x dtn dt dt dt dt dt
整理后得出：
U Mc Tout
2 过程控制系统的数学模型
二阶被控对象的数学模型
• 二阶被控对象数学模型的建立与一阶类似。由于二 阶被控对象实际是复杂的，下面仅以简单的实例作 一介绍。 • 【例2-2】 两个串联的液体储罐如图2-2所示。为便 于分析，假设液体储罐１和储罐２近似为线性对象， 阻力系数Ｒ1、Ｒ2近似为常数。
2 过程控制系统的数学模型
③比例环节 微分方程式： y（ｔ）＝Ｋx（ｔ） 传递函数： Ｇ（ｓ）＝Ｋ 比例环节又称无惯性环节或放大环节。 ④ 积分环节 微分方程式： T dy(t ) Kx(t )
dy T y Kx dt
2 过程控制系统的数学模型
于是上述所讨论的温度对象的阻力系数是：
T 1 热阻Ｒ＝温差/热量流量＝ q FinC
＝
容量系数是： 热容Ｃ＝被储存的热量的变化/温度的变化＝
2 过程控制系统的数学模型
2 过程控制系统的数学模型
2 过程控制系统的数学模型
通过上述示例及多个示例分析，可以发现虽然 被控对象的物理过程不一样，只要它们具有相 同的数学模型，即都是一阶微分方程式，故称 为一阶被控对象。现在将它们表示为一般形式：
d y T y K x dt
2 过程控制系统的数学模型
传递函数 一般过程控制系统或环节的动态方程式可写成：
dny d n 1 y dy d mx d m 1 x dx an an 1 n 1 a1 a0 y bm m bm 1 m 1 b1 b0 x dtn dt dt dt dt dt
整理后得出：
U Mc Tout
2 过程控制系统的数学模型
二阶被控对象的数学模型
• 二阶被控对象数学模型的建立与一阶类似。由于二 阶被控对象实际是复杂的，下面仅以简单的实例作 一介绍。 • 【例2-2】 两个串联的液体储罐如图2-2所示。为便 于分析，假设液体储罐１和储罐２近似为线性对象， 阻力系数Ｒ1、Ｒ2近似为常数。
2 过程控制系统的数学模型
③比例环节 微分方程式： y（ｔ）＝Ｋx（ｔ） 传递函数： Ｇ（ｓ）＝Ｋ 比例环节又称无惯性环节或放大环节。 ④ 积分环节 微分方程式： T dy(t ) Kx(t )
第二章 PDM原理
活动编号 活动名称 任务编号 过程编号 执行者 成本 应用软件 计划开始时间 计划结束时间 实际开始时间 实际结束时间 计划周期 实际周期 状态 ……
应用软件编号 应用软件名称 应用软件标记 应用软件说明 发放范围 文件格式 开发商 供应商 版本 操作系统 操作系统版本 内部维护电话 外部维护电话 ……
PDM原理 第二章 PDM原理
项目、过程和产品模型的集成 项目、
PDM原理 第二章 PDM原理
PDM系统的数据分布原理 系统的数据分布原理
基于集中式数据库原理的PDM系统 系统 基于集中式数据库原理的 基于分布式数据库原理的PDM系统 系统 基于分布式数据库原理的 基于分布式数据库原理的PDM系统 系统 基于分布式数据库原理的
过程模型
产品及其重要对象的联系
过程 活动 应用软件
过程组
用户
日历
PDM原理 第二章 PDM原理
项目模型
项目模型的构成
项目
任务 文件夹 PMR DoMR DrMR MMR 项目组 项目负责人 用户 项目日历 过程
PDM原理 第二章 PDM原理
项目模型
项目和过程中重要的管理对象及其属性
项目 任务 过程 活动 应用软件
项目编号 项目名称 项目说明 项目负责人 项目组 计划开始时间 计划结束时间 实际开始时间 实际结束时间 计划周期 实际周期 项目状态 项目来源 ……
任务编号 任务名称 任务说明 项目编号 任务负责人 计划开始时间 计划结束时间 实际开始时间 实际结束时间 计划周期 实际周期 过程状态 ……
过程编号 过程名称 任务编号 项目编号 过程实施小组 计划开始时间 计划结束时间 实际开始时间 实际结束时间 计划周期 实际周期 过程状态 ……
软件工程讲义_第二章
演化过程模型评述[NOG00]
首先，原型开发（和其他更加复杂的演化过程） 由于构建产品需要的周期数目不确定，给项目策 划带来了困难。 其次，演化软件过程没有确定演进的最快速度。 如果演进的速度太快，完全没有间歇时间，项目 肯定会陷入混乱；反之，如果演进速度太慢，则 会影响生产率…… 再次，软件过程应该侧重于灵活性和可扩展性， 而不是高质量。为了追求高质量而延长开发时间 势必造成产品推迟交付，从而失去进入市场的良 机。
过程模式
过程模式提供了一种有效的机制来描述各 种软件过程。模式使得软件工程组织能够 从高层抽象开始，开发层次化的过程描述。 高层抽象描述又进一步细化为一系列步骤 模式以描述框架活动，然后每一个步骤模 式又进一步逐层细化为更详细的任务模式。 过程模式一旦建立起来，就可以在过程变 体的定义中复用——即软件开发队伍可以 将模式作为过程模式的构建模块，定制特 定的过程模型。
演化过程模型评述
演化模型的初衷是采用迭代或者增量的方式开 发高质量软件。可是，用演化模型也可以做到强 调灵活性、可扩展性和开发速度。软件开发团队 及其经理所面临的挑战就是在这些严格的项目和 产品参数与客户（软件质量的最终仲裁者）满意 度之间找到一个合理的平衡点。
专用过程模型
专用过程模型具有传统过程模型的一些特 点，但是，专用过程模型往往应用面较窄， 只适用于某些特定的软件工程方法。 在某些情况下，这些专用过程也许更确切 地应该称为技术的集合或方法论，是为了 实现某一特定的软件开发目标而制定的。 但它们确实也提出了一种过程。
模式名称：应能清楚地表述该模式在软件过程中的功能。 驱动力：模式使用环境及主要问题， 以明确主要难点 并可能影响解决方案。 类型：定义模式类型。 启动条件：描述模式应用的前提条件。 问题：描述模式将要解决的问题。 解决办法：描述模式的实现。 结束条件：描述模式成功执行之后的结果。 相关模式：以层次或其他图的方式列举与该模式相关的 其他模式。 已知应用实例：介绍该模式的具体实例。
高级软件工程 第2章 软件过程
2.2 传统软件过程模型
➢ 最早提出传统过程模型是为了改变软件开发的混 乱状况，使软件开发更加有序。历史证明这些传 统模型为软件工程工作增加了大量有用的结构化 设计，并为软件团队提供了有效的路线图。
➢ 不管采用了何种过程模型，软件工程师通常都会 选择一个通用的过程框架，这个框架包含以下一 些框架活动：沟通、策划、建模、构建、部署。
第2章 软件过程
• 软件过程提高了软件工程活动的稳定性、可控性 和有组织性，如果没有过程约束，软件活动将失 控并变得混乱。
• 软件过程不是对如何构建计算机软件的严格的规 定，而是一种可进行适应性调整的方法，以便于 工作人员（软件团队）可以挑选适合的动作和任 务集合。
2.1 软件过程框架
• 过程框架
第2章 软件过程
• 软件过程框架 • 传统过程模型 • 专用过程模型 • 统一过程模型 • 敏捷过程模型
第2章 软件过程
• 当开发产品或构建系统时，遵循一系列可预测的 步骤（即路线图）是非常重要的，它有助于及时 交付高质量的产品。
• 软件开发中所遵循的路线图就称为“软件过程”。
第2章 软件过程
• 软件过程是工作产品构建时所执行的一系列活动、 动作和任务的集合。
• 通用过程框架
(2) 策划。策划活动协助软件开发团队定义全局目 标，并为后续的软件工程工作制定计划。策划活 动包括一系列管理和技术实践，如描述需要执行 的技术任务、可能的风险、资源需求、工作产品 和工作进度计划等。
2.1 软件过程框架
• 通用过程框架
(3) 建模。建模的目的是为了更好地理解需要构建 的实体。
(8)工作产品的准备和生产：包括创建产品所必须的 活动，如建模、文档、日志、表格和列表等。
2 第2章 工业过程动态数学模型
第四节 机理分析建模 八. 典型工业过程建模
1. 液体贮槽
假设条件：
(1) 液体贮槽开口，液面
和流出管出口压力均 为大气压 (2) 忽略管线上的阻力
第四节 机理分析建模 八. 典型工业过程建模
物料衡算
A dh Qin Qout dt
Qout A0 2 gh
线性化
Qout
A
Qout g Qout, 0 h Qin , 0 A0 h h 0 2h0
第四节 机理分析建模 二. 机理分析建模方法
1. 输入/输出速率
对流流动（流体的主体流动） 扩散（包括相内扩散和相间传递）
扩散的推动力：流体相内或相间存在的“浓差” 浓差：密度差、温度差和混合物组分组成差
第四节 机理分析建模 二. 机理分析建模方法
(1) 对流（传送流）
由于流体的流动引起衡算量的流动 通量 j = Γu
第四节 机理分析建模 一. 机理分析建模的基本依据
质量守恒，即物质不灭定律
能量守恒，即热力学第一定律 系统能量的增加等于加入系统的热量减去系统 对外所做的功
动量守恒，即牛顿第二定律
系统的动量变化率与作用在该系统上的力相等
第四节 机理分析建模 一. 机理分析建模的基本依据
从传递过程机理上讲，物质、热和动量的传递 具有许多可以相互类比的特性
f ( 2) ( x0 )( x x0 ) 2 ( x0 )( x x0 ) 2!
( x x0 )
x0
( x x0 )
x0
dx f dt x
x
x0
第四节 机理分析建模 七. 线性化
非线性微分方程组 x f ( x, u)
第2章 RUP软件开发过程
2.3 RUP的静态结构
2.3 RUP的静态结构
1. 制品 2. 工作人员 3. 工作流
2.3 RUP的静态结构
1. 制品 在需求捕获工作流，主要的UML制品： 1.用例模型（Use Case Model） 2.参与者（Actor） 3.用例（Use Case） 4.构架描述 5.术语表（Glossary） 6.用户界面原型
2.2 RUP过程框架
3. 构建阶段 在构建阶段，主要完成选择所需要的构件，开 发应用程序的主要功能，并把这些功能集成为 产品，并对这些产品进行测试。从某种意义上 说，构建阶段是一个制造过程，其重点放在管 理资源及控制运作以及优化成本、进度和质量。 构建阶段结束时是第三个重要的里程碑—功能 里程碑。
2.3 RUP的静态结构
2. 工作人员 参与需求捕获阶段的工作人员： 1.系统分析人员（System Analyst） 2.用例描述人员（Use Case Specifier） 3.用户界面设计人员（User Interface
2.2 RUP过程框架
构造阶段的主要目标如下： 1.优化资源、避免不必要的报废和返工，使开发
成本降到最低。 2.尽快达到质量的要求。 3.快速完成有用的版本，例如Alpha 版、Beta 版
和其他测试发布版。 4.完成所有功能的分析、开发和测试。 5.迭代式、递增地开发随时可以发布的产品。 6.确定准备好软件系统的外部环境。 构造阶段的焦点是实现工作流。
23rup的静态结构实施实施工作流的目的包括以层次化的子系统形式定义代码的组织结构以构件的形式源文件二进制文件可执行文件实现类和对象将开发出的构件作为单元进行测试以及集成由单个开发者所产生的结果使其成为可执行的系统
面向对象技术及UML教程
第2章消费者决策过程
度
习惯（很少或没有 （运动鞋、成 人麦片等）
信息搜寻，
习惯性决策 （罐装蔬菜、 纸巾等）
只考虑一种品牌）
图4—2.1 消费者介入度与购买决策分类
购买者的购买决策类别并不会固定不变，而会随着商品生命 周期的移动等原因（如对某种商品由陌生到熟悉）改变购买 决策，这意味着相应的购买状态发生了转移，图2—2表示了 这一过程中的变化方向和特征。
▪ 只是这时候的阿雯对车一无所知，除了坐车的体 验，除了直觉上喜欢漂亮的白色、流畅的车型和几 盏大而亮的灯。
初识爱车
▪ 阿雯是在上司的鼓动下上驾校学车的。在驾校学车时， 未来将购什么样的车不知不觉成为几位学车者的共同话 题。
▪ “我拿到驾照，就去买一部1.4自排的波罗。”一位 MBA同学对波罗情有独钟。虽然阿雯也蛮喜欢这一款小 车的外型，但她怎么也接受不了自己会同样购一款波罗， 因为阿雯有坐波罗1.4的体验，那一次是4个女生（在读 MBA同学）上完课，一起坐辆小波罗出去吃中午饭，回 校时车从徐家汇汇金广场的地下车库开出，上坡时不得 不关闭了空调才爬上高高的坡，想起爬个坡便要关上空 调实实在在地阻碍了阿雯对波罗的热情，虽然有不少人 认为波罗是女性的首选车型。
▪ 其他同学听他们的描述，尝 试对这些消费者的购买决策 进行分类。说明你的分类依 据、各个分类类型名称及其 特点。
1.介入
介入（involvement）定义为“一个人基 于内在需要、价值观和兴趣而感知到的 与客体的关联性。”其中“客体” （object）是指消费者可能发生介入的品 牌、产品、或一则广告、促销或一种购 物情境等。
导言
▪ “消费者决策”是指消费者谨慎地评价某一 产品、品牌或服务的属性，并进行理性的 选择，即用最少的成本购买能满足某一特 定需要的产品的过程。它具有理性化、功 能化的双重内涵。尽管有的消费者在决策 时并不注重产品属性，而是更多地关注购 买或使用时的感受、情绪和环境，但决策 过程模型仍对各种类型的购买行为提供了 有益的洞悉。
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软件工程
图 2-1 软 件 过 程 框 架
工作任务
每个工作任务 都完成一部分 动作所定义的 工作
工作任务
过程流
• 1.线形过程流
– 从沟通到部署线性执行
软件工程
• 2. 迭代过程流
– 在执行下一个活动前重复执行之前的一个或多个活 动
• 3. 演化过程流
– 采用循环的方式执行各个活动，每次循环都能产生 更为完善的软件版本
1. 螺旋模型虽不像增量模型中对功能有明确界定，
但有比原型要清晰一些。
2. 螺旋模型的反馈要求持续于产品的整个生命期。
3. 适合于大型• 又叫协同工程。 • 定义了一个活动的 网络，网络上每个 活动、动作和任务 同时存在。 • 过程网络中某一点 产生的事件可以触 发状态的转换。 • 可适用于所有类型 的软件开发
软件工程动作
软件工程动作
每个动作包括 一系列相互关 联的任务，并 产生一个关键 的工作产品 比如“沟通” 包含若干个软 件工程动作， 比如“获取需 求”
软件工程
图 2-1 软 件 过 程 框 架
任务集
定义了为达到 一个软件工程 动作的目标所 需要完成的工 作。 项目不同，任 务集或不同
任务集
低于小型、相对简单的项目而言，获取需求 的任务集可能包括：
项目特点、开发队伍和组织文化等）是成
功的关键！
软件工程
2.2 能力成熟度模型集成
• 美国卡内基-梅隆大学软件工程研究所（SEI）
在美国国防部资助下20世纪80年代末建立
的能力成熟度模型集成（CMMI）,用于预测
软件开发组织所开发的系统和软件工程能
力
软件工程
软件工程
CMMI
• CMMI明确地定义了5个不同的成熟度等级，
一个软件开发组织可用一系列小的改良性
步骤向更高的成熟度等级迈进。
软件工程
CMMI
• 第0级：不完全级（Incomplete）
– 过程域没有实施，或者已经实施但未达到
CMMI1级成熟度所规定的所有目标
软件工程
CMMI
• 第1级：已执行级（Performed）
– CMMI中定义的所有过程域的特定目标都已经
软件工程
CMMI
• 第3级：已定义级（Defined）
– 所有第2级规定的要求都已经达到。另外，根
据组织准则，对其标准过程进行了剪裁，剪裁
过的过程对组织的过程资产增添了新的内容，
如工作产品、测量和其它过程改进信息等。
软件工程
CMMI
• 第4级：已定量管理级（Quantitatively Managed）。
第二章 过程模型
王美红
软件工程
提出问题……
• 在开发产品或构造系统时，由谁指导我们 及时交付高质量的产品？
所遵循的线路图就称为：
软件过程
软件工程
主要内容
• 过程框架
• CMMI
• 过程模式
• 惯用过程模型 • 专用过程模型
软件工程
2.1 过程框架
• 将整个软件过程再进一步细分为各个相对独立的
功能块，即过程框架。（以工作开展的时间为线 索）
过程框架 图 2-1 软 件 过 程 框 架
软件工程
定义了若干个 框架活动
软件工程
普适性活动 图 2-1 软 件 过 程 框 架
适用于任何一 个框架活动
软件工程
图 2-1 软 件 过 程 框 架
框架活动
五个最基本的 框架活动：沟 通、策划、建 模、构建和部 署
框架活动
软件工程
图 2-1 软 件 过 程 框 架
软件工程
增量过程模型
• 增量过程模型包括：
–增量模型
–RAD模型
软件工程
增量模型
• 以迭代方式运用瀑布模型。
软件工程
增量模型（续）
• 特点：
– 一般来讲，最重要的增量放在前面。
– 每次交付的增量产品都是可用的。
– 适合于功能可以划分，而且时间不紧迫的情况。
– 可以规避一定的风险。如有些技术还不稳定，
• 4. 并行过程流
– 将一个或是多个其它活动并行执行（如，软件一个 方面的建模可以同软件另一个方面的建模活动并行 执行）
软件工程
2.1 过程框架（续）
• 不同学者依据自己的理解将通用过程框架应用到侧重点不 同的各个领域，提出了各自的用以描述过程的模型。
软件工程
2.1 过程框架（续）
• 过程模型的适用性（如软件需解决的问题、
• 惯例过程模型包括：
– 瀑布模型、增量过程模型（增量模型、RAD模
型）、演化过程模型（原型开发、螺旋模型、
协同开发模型）
软件工程
2.4.1 瀑布模型
• 也称为线性模型或传统生存周期，V模型
软件工程
瀑布模型（续）
• 适用范围？
– 通常发生在对一个已有系统进行明确定义的适
应性调整和增强的时候
– 对于一个新的项目，需求必须是准确定义和相
组织创新和部署；原因分析和决定
组织过程性能；定量项目管理 需求开发；技术解决方案 产品集成；验证；确认；组织过程 焦点；组织过程定义；组织培训； 集成项目管理；集成供方管理；风 险管理；决策分析与决定；组织的 集成环境；集成团队建立
已管理级
基本的项 目管理
需求管理；项目策划；项目监督和 控制；供方合同管理；测量和分析； 过程和产品质量保证；配置管理
软件工程
原型开发（续）
• 原型的处理方法：
– 抛弃型
• 在获取的明确需求的基础上，重新设计与开发
• 成本相对高，小公司一般慎用
– 演化型
• 在原型的基础上继续开发
软件工程
原型开发（续）
• 优点：
1. 能让人（开发者或客户）很快见到产品，有成
就感。
2. 能渐进地启发客户提出新的要求或任务。
软件工程
–增量模型的反馈可能较少，而原型开发需要不
断的大量反馈信息。
软件工程
螺旋模型
• 结合了原形的迭代性质和瀑布模型的系统
性和可控性特点
• 风险驱动，引入非常严格的风险识别、风
险分析和风险控制 • 早期迭代中可能是一个理论模型或原形
软件工程
螺旋模型（续）
软件工程
螺旋模型（续）
• 螺旋模型与原型相比：
是一个循环的过程，所以也是迭代的过程。
软件工程
原型开发（续）
软件工程
图： 原型法的处理过程
软件工程
原型开发（续）
• 对原型的基本要求：
– 体现主要的功能
– 提供基本的界面风格
– 展示比较模糊的部分，以便于确定或进一步明
确，防患于未然
– 原型最好是可以运行的，最少要在各主要功能
模块之间能够建立相互连接
软件工程
软件工程
2.4 惯用过程模型
• 不同过程模型的共同特点：
– 都支持通用过程结构，即都包含其五个要素：
• 沟通、策划、建模、构建和部署
– 规定了一整套的元素以及他们之间的相互关联
的方式：
• 框架活动、软件工程动作、任务、工作产品、质量 保证以及每个项目的变更控制机制
软件工程
2.4惯用过程模型（续）
有些考验客户。另外，如果此时才发现问题，需要
改正，工作量将会很大。 3. 效率可能不高。
软件工程
瀑布模型（续）
• 优点：
–它提供了一个摸板，这个摸板使得分析、设计、
编码、测试和支持的方法可以在该摸板下有一
个共同的指导。
–虽然有不少缺陷但比在软件开发中随意的状态
要好得多。
软件工程
图
实际的带反馈环的瀑布模型
Development，RAD)是一种侧重于短暂的
开发周期的增量软件模型。
软件工程
3.3.2 RAD模型（续）
软件工程
RAD模型（续）
• 瀑布模型的高速变体，通过基于构件的方
法快速实现。
• 适于工期紧张，又可细分功能，还要有合
适的构件。
软件工程
RAD模型（续）
• 缺点：
1. 需要投入更多的人力。
– 所有第3级规定的要求都已经达到。另外， 通 过采用测量和定量的评估等手段，对过程域进 行空着和不断改进。“已经建立起来对质量和 过程性质的定量指标，并作为过程管理的标准”
软件工程
CMMI
• 第5级：优先级（Optimized）
– 所有第4级规定的要求都已经达到。另外“采用
定量（统计）的方法调整和优化过程域，以满
3. 面向方面的软件开发等
软件工程
基于构件的开发
• 利用预先打包的软件构件开发程序 • 什么是构件？
软件工程
制定一个项目的共利益者列表 和共利益者的每一个成员分别单独讨论，获取所有的需求。 基于步骤2的调查，建立初步的功能和特征列表 安排一系列促进需求获取的会议 举行一系列会议 在每次会议上建立非正式的用户场景 根据共利益者的反馈，进一步细化用户场景 建立一个修正的需求列表 使用质量功能部署技术将需求划分优先级别 将需求打包以便软件可以分批交付 注意系统的约束和限制 讨论系统的验证方法。
对稳定的
瀑布模型（续）
• 线性顺序模型特点:
– 阶段间的顺序性和依赖性； – 文档驱动性； – 严格阶段评估； – 开发初期需要清楚全部需求； – 开发周期长、风险大。
软件工程
软件工程
瀑布模型（续）
• 瀑布模型的缺点：
1. 顺序太严格。实际工作经常是在多个环节之间来回 反馈调整，而不是将一个环节完成后再继续前进。 2. 产品在最后阶段才与客户见面，从心里学的角度讲
实现。产生规定的工作产品所需要的工作任务