道路和交通系统分析课件

系统与系统工程
一、系统的概念、特性与形态
所谓系统，是指由相互作用、相互依赖 而又能相互区别的若干组成部分（单元）组 合而成的，具有特定功能的有机整体。 系统四个特征： 整体性 相关性 目的性 环境适应性
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一、系统的概念、特性与形态
系统形态可分为以下几类： • 自然系统与人造系统 • 实体系统与概念系统 • 动态系统与静态系统 • 控制系统与行为系统
第四章 非线性规划
预备知识 一维搜索 无约束极值问题的解法 有约束极值问题及求解（重点） 在道路交通工程中的应用
预备知识
一、一般描述 目标函数或约束条件出现非线性函数时 ，则这样的极值问题就是非线性极值问题 或非线性规划。 数学模型的一般形式如下：
min f (x) g i (x) 0, i 1,2,...,m s.t. h j (x) 0, j 1,2,...,p
构 思 计 划 分 析 设 计 改 进 运 行
图1 系统建立流程图
把上述系统工程的基本处理方法具体化 ，那就是在系统工程中最常使用的系统分析 、系统设计方法。这种方法不但用于系统设 计阶段，还可用于系统规划阶段及系统制造 与运行阶段，以求得系统的合理规划、系统 的最优制造方法及系统的最优运行方式。
二、系统工程
系统工程方法论的基本特点可归纳如下： (1) 研究方法上的整体性 (2) 应用技术上的综合性 (3) 处理问题上的科学性 按时间顺序可分为下述三个阶段： ● 系统规划阶段 (2) 系统设计阶段 (3) 系统制造和运行阶段
系 统 规 划 系 统 设 计 系 统 制 造 与 运 行
问题的提出 目标的确定 具体条件的确定 系统计划 概略设计 系统分析 方案确定 详细设计 试 制 运 制 造 行
目
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
录
系统与系统分析概念 线性规划 动态规划 非线性规划 图论 排队论（已学过） 预测 决策分析 经济分析与评价
第一章 系统工程与系统分 第一章 引论 析基本概念
系统与系统工程 系统分析
主要内容和重点： 系统的概念、特性与形态、系统工程方法 论的基本特点、系统分析的基本概念、系统分 析的步骤 、系统的模型化 、系统的最优化 、 系统评价 、系统决策分析
三、系统的模型化
模型分类： (1)形象模型 (2)抽象模型 ① 模拟模型。 ② 数学模型。 ③ 概念模型。 对模型的要求一般为： (1)．现实性。 (2)．简洁性。 (3)．适应性。
三、系统的模型化
建立数学模型来说，可有以下几步： (1)．分析模型的使用目的和要求，并确定模型的功能。 (2)．根据目的要求，从时间和空间等方面来明确系统和 环境等的边界条件。 (3)．确定构成系统功能的最小单位，也就是说把系统划 分成若干可以模型化的单元（或子系统），它可根据 模型的使用目的来确定。 (4)．分析和掌握模型化对象（单元或子系统）的特点， 主要因素和逻辑结构，最后建立模型。 (5)．应用最优化理论和系统控制理论，分析和明确整个 系统的特点，同时讨论适用的最优化方法。
min f (x) g i (x) 0, i 1,2,..., m s.t. h ( x ) 0 , j 1 , 2 ,..., p j
预备知识
有时可写成：
min f (x)
h (xx ) , nj | 1 ,2, p S j 0 E g ,2,, m, i (x) 0, i 1
六、系统决策分析
所谓决策，就是根据客观可能性，借助 于一定的理论、方法和工具，进行科学的 分析、正确的计算和判断后的一种行动推 测。决策科学是现代科学管理的关键。 系统决策分析就是根据系统评价的结果 ，对多个系统方案进行抉择。人们对确定 条件下的情况，是容易作出直接判断、进 行决策的，但对含随机性条件及不确定条 件的情况，进行决策就困难了，必须借助 于决策理论，第八章中予以介绍。
四、系统的最优化
系统最优化是通过模型进行的。图 1-4 所示的框图中，表示了系统最优化的一般 步骤，图中分别就数学模型、图象模型等 表示了最优化过程。 上述最优化方法的具体内容将在第二章 至第六章中详细介绍。
五、系统的评价
系统评价就是指从技术和经济等多个方 面对所设计的各个替代方案的最优解进行评 价，通过分析和评价，从中选择在技术上是 先进的，在经济上是合理的方案作为最优系 统方案。 对系统进行评价，首先必须确定评价基准 ，即确定各种替代方案优先选用顺序的标准 。评价基准一般根据系统的具体情况而定。
该方法大致可分为下列三个步骤 (1)．系统分析； (2)．系统设计； (3)．系统的综合评价
。 ：
系统的要求
系统的设计
分 析 评 价
综 合
图2 系统工程基本处理方法框图
系统分析
一、系统分析的基本概念
系统分析的目的：通过分析比较各种替代 方案的费用、效益、功能和可靠性等各项技 术经济指标，得出决策者决策所必须的资料 和信息，以便最后获得最优系统方案。图3表 示。 系统问题 系统分析
五、系统的评价
例如，在评价系统的费用和效益时，评价基 准可以从下述三种基准中选用。即： （1）以各替代方案效益相同为基准，选择费 用最小的方案为最优方案。 （2）以各方案费用相同为基准，选择效益最 大的方案为最优方案。 （3）以效益费用比为基准，选择效益费用比 最大的方案为最优方案。进行系统的经济 评价时，必须考虑到时间价值的影响。
图3 系统分析的目的
最优系统方案
一、系统分析的基本概念
系统分析可概括为以下几个步骤： (1)系统目的的分析和确定 (2) 系统模型化 (3) 系统最优化 (4) 对解的评价 具体的步骤流程如教本P8图1-4。
二、 系统目的的分析与确定
这是系统分析的最初阶段，步骤与内容： (1) 对象系统的定义 (2) 目的和目标的分析与确定 (3) 技术条件的分析和定义 (4) 系统功能的分析与定义 (5) 根据概略模型探讨成功的可能性 (6) 若不能取得可以成功的技术条件时，则采 取下述措施之一： ①修改概略模型； ②重新对功能技术条件进行分析； ③重新对目的、目标进行分析。