第三章系统模型

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第三章系统的教学模型

第三章系统的教学模型

3 系统的数学模型3.1 概述3.1.1 数学模型在进行控制系统分析和设计时,通常首先需要建立系统的数学模型。

所谓系统的数学模型,是用数学方程式来描述机械系统、电气系统、,, 以及生物系统、社会系统的动态特性,是一组能精确,或者至少是相当好地表示系统动态特性的微分方程式、差分方程式或其它数学方程表示式。

数学模型可以有多种形式,采取何种形式来建立数学模型取决于具体的系统及条件,如,一个单输入单输出简单系统的响应分析,可能采用传递函数形式比较简单方便,而如要进行最优控制,则采用状态空间表达式可能更为有利。

对于同一系统的描述,数学模型也可能具有不同的复杂程度。

如以一个液压控制阀为例,如果是考虑它在一个复杂系统中的动作,可以用一个二阶微分方程式(基于牛顿第二运动定理)来做为其数学模型,而如果是为了设计这个控制阀并预测其性能,则需要考虑阀的泄漏,尺寸精度影响等更多因素,所建立的数学模型可能是一个6-7 阶的微分方程组。

另一方面,严格地说,任何实际中的电、机械系统、液压系统、气动系统等其变量间的关系都不是绝对性线的,有些甚至是严重非线性的。

然而,由于至今非线性系统的求解依然存在着数学难关,比较常用的做法是用一个“等效”的或“近似”的线性系统代替实际上的非线性系统来分析和求解。

这意味着,我们既要掌握在建立数学模型时的线性化方法,又要了解所取的“线性”数学模型有效的范围和条件。

3.1.2 数学模型表示形式控制系统的数学模型通常采用以下几种表示形式:1.传递函数模型一个连续的SISO 系统,一般可用一个常定系数线性常微分方程来描述若系统的输入为u(t),输出的y(t),其微分方程可表示为:a n 叩…3^ 5)dt ndt nde对该式进行Lap lace 变换,可得系统的传递函数模型丫(s)二 b m S m b m 」sm —b oU(s) a n S n- a n j S n A^ …宀a 。

离散时间动态系统一般以差分方程描述,对一个离散 SISO 系统,设采样周期为T ,系统输入为u(i),输出为y(i),可描述为:g n y(i n) g n 4y(i n -1)g °y(i)=f m u(i m) f m 」u(i m -1)f o u(i)对该方程进行Z 变换,可得离散SISO 系统的传递函数模型m -1 m 4 Z n 4n洱 • go对于多输入多输出系统,系统的传递函数模型为传递函数矩阵。

[工学]03可靠性工程讲义第三章

[工学]03可靠性工程讲义第三章

MTBF
热贮备和温贮备系统的可靠性模型
• 温储备系统的储备单元处于轻载工作状态,不处 于完全不工作状态,例如,电子管的灯丝。
• 当设备处于比较恶劣的环境时,不工作储备单元 的故障率要比轻载的故障率大得多,这时也必须 使储备单元处于轻载工作状态。例如,处于潮湿 环境中的电子设备,通电工作的故障率要比长期 储存(不工作)的失效率低。
A
˦ A
B
˦ B¡¢ ºÍ
˦
' B
若转换装置不是完全可靠,则当开关故障
率λK不为零或不能忽略时
RS (t)

e At

K
A A B
B'
e e Bt
(K A 'B )t
MTBF

1
A

1
B
(
A
A B'
K
)
两单元相同时
• 当λA=λB=λ、λ‘B=λ’,即,工作时A、B 两单元工作故障率相同时,可求得:
从设计角度,提高并联系统可靠性措施:
(1)提高单元可靠性,即减少失效率; (2)尽量增加并联数目; (3)等效地缩短任务时间t。
并联单元数与系统可靠度关系
例3-2 已知并联系统由两个服从指数分布的单元
组成,两个单元的故障率分别为1 0.0005h1 2 0.0001h1 ,工作时间t=1000h,试求系
对于单调系统任一元件的失效只会使系统失效概率增加每个元件有两种状态正常状态和失效状态且二者必居其一满足全概率公式的条件因此系统的可靠度其中表示在x正常情况下系统正常的事件相当于把x的两端短接起来表示在x失效情况下系统正常的事件相当于把x的两端断开
第三章 系统可靠性模型

系统工程第三章系统建模方法

系统工程第三章系统建模方法

聚集性
节点倾向于形成紧密的集群或 社区。
鲁棒性与脆弱性
网络对随机攻击具有鲁棒性, 但对针对性攻击表现出脆弱性。
复杂网络的建模过程
确定网络节点与边 构建网络拓扑结构
分析网络特性 建立网络动态模型
识别系统中的实体作为节点,确定实体间的相互作用或关系作 为边。
根据节点和边的定义,构建网络的拓扑结构,包括节点的连接 关系和边的权重等。
目的
系统建模的主要目的是为了更好地理 解和分析系统的结构和行为,预测系 统的性能,以及为系统的优化设计和 控制提供决策支持。
系统建模的基本原则
准确性原则
模型应能准确地反映实际系统的本质特征和 主要行为。
可操作性原则
模型应具有可操作性和可计算性,以便进行 数值仿真和实验验证。
简明性原则
模型应尽可能地简单明了,避免不必要的复 杂性和冗余信息。
数据流图
使用数据流图描述系统中数据的流动和处理过程, 清晰地表达系统功能和数据之间的关系。
3
数据字典
对数据流图中的每个元素进行详细定义和描述, 形成数据字典,为系统分析和设计提供准确的数 据基础。
结构化设计方法
模块化设计
01
将系统划分为若干个功能模块,每个模块完成特定的功能,模
块之间通过接口进行通信。
多态是指允许使用父类类 型的指针或引用来引用子 类的对象,并可以在运行 时确定实际调用的子类对 象的方法。
面向对象的建模过程
识别对象
从问题领域中识别出实体和概念,将它们抽 象为对象。
定义类
根据对象的共同特征定义类,包括类的属性 和方法。
建立类之间的关系
通过继承、关联、聚合等方式建立类之间的 关系,形成类的层次结构。

自动控制原理与系统第三章 自动控制系统的数学模型

自动控制原理与系统第三章 自动控制系统的数学模型

④将该方程整理成标准形式。即把与输入量有关的 各项放在方程的右边,把与输出量有关的各项放在 方程的左边,各导数项按降幂排列,并将方程中的 系数化为具有一定物理意义的表示形式,如时间常
二、微分方程建立举例
[例3-1]直流电动机的微分方程。
1.直流电动机(Direct-Current Motor)各物理量间的 关系。
②在各环节功能框的基础上,首先确定系统的 给定量(输入量)和输出量,然后从给定量开始,由
左至右,根据相互作用的顺序,依次画出各个环节, 直至得出所需要的输出量,并使它们符合各作用量 间的关系。
③然后由内到外,画出各反馈环节,最后在图上标 明输入量、输出量、扰动量和各中间参变量。
④这样就可以得到整个控制系统的框图。
①列出直流电动机各个环节的微分方程[参见 式3-1~式3-4],然后由微分方程→拉氏变换式→ 传递函数→功能框。今将直流电动机的各功能框列 于表3-1中。
②如今以电动机电枢电压作为输入量,以电动 机的角位移θ 为输出量。于是可由开始,按照电动 机的工作原理,由依次组合各环节的功能框,然后 再加上电势反馈功能框,如图3-15所示。
(或环节)的固有特性。它是系统的复数域模型,也 是自动控制系统最常用的数学模型。
3.对同一个系统,若选取不同的输出量或不同 的输入量,则其对应的微分方程表达式和传递函数 也不相同。
4.典型环节的传递函数有
对一般的自动控制系统,应尽可能将它分解为 若干个典型的环节,以利于理解系统的构成和系统 的分析。
它还清楚地表明了各环节间的相互联系,因此它是 理解和分析系统的重要方法。
①全面了解系统的工作原理、结构组成和支配系统 工作的物理规律,并确定系统的输入量(给定量)和 输出量(被控量) ②将系统分解成若干个单元(或环节或部件),然后 从被控量出发,由控制对象→执行环节→功率。

系统工程导论 第三章 系统模型

系统工程导论 第三章 系统模型

第3章系统模型考生必做六件事1.记笔记2.下载课件3.及时复习课件和笔记4.落课的话及时看重播5.按时完成作业和随堂考6.记得给老师打分噢!《系统工程导论》第3章系统模型(重点)P61-P100第三章,大纲考核知识点和考核目标:(一)系统模型概述理解:模型的概念和分类、模型的构建3.1 系统模型概述P62-P66《系统工程导论》3.1.1模型的概念和分类(理解)P62-P641. 模型的概念模型:对现实世界某些属性的抽象。

而系统工程最常用的是数学模型,即分析模型。

Y=aX+bYX系统模型具有以下三个特征:(1)它是对现实世界部分的抽象或模仿。

(2)它由与分析问题有关的因素构成。

(3)它表明了有关因素间的相互关系。

3.1.1模型的概念和分类(理解)P62-P64在构造模型时,要兼顾它的现实性和易处理性。

3.1.1模型的概念和分类(理解)P62-P642. 模型的分类模型的分类图形与实物模型➢实物模型有城市规划模型和作战沙盘➢图形模型包括:1.不严格图:图画、草图、框图,没有严格的规定,用来表示那些还不太清楚的问题。

2.严格图:图论图、逻辑图、工程图。

有严格确定的结构形式和规范。

分析模型数学关系式表达变量间关系,应用在自然科学和工程技术仿真模型用“伪实验”预测行动的各种后果,实验对象不是真实世界而是仿真模型。

通常指计算机仿真。

3.1.1模型的概念和分类(理解)P62-P642. 模型的分类模型的分类博弈模型“人的行为导向”。

人的试验规则和计算机试验程序构成了博弈模型判断模型会议讨论,它的缺陷较多,影响处理问题的质量。

德尔菲法(专家调查法)。

3.1.1模型的概念和分类(理解)P62-P64例题单项选择题:系统工程人员常常用()表示那些还不太清楚的问题,如描述效能原理、系统组态和宏观过程等。

A.框图B.图论图C.逻辑图D.工程图3.1.1模型的概念和分类(理解)P62-P64答案解析答案:A解析:P62图画、草图和框图为不严格图,即没有严格确定的规范,作图者常常需要附加文字说明。

《系统工程》结构模型

《系统工程》结构模型


25
西南交大物流学院
SWJTU
1.区域划分
• 系统要素Si的可达集R(Si) 、先行集A(Si) 、共同集C (Si) 之间的关系如图所示:
26
西南交大物流起始集B(S)和终止集E(S)。系统要素集合S的起始集是在S中 只影响(到达)其他要素而不受其他要素影响(不被其他要素到 达)的要素所构成的集合,记为B(S)。 B(S)中的要素在有 向图中只有箭线流出,而无箭线流入,是系统的输入要素。其定 义式为: B(S)= { Si | Si ∈S, C(Si)= A(Si), i= 1,2,…,n } 如在于前有向图所对应的可达矩阵中, B(S)={S3,S7}。 当Si为S的起始集(终止集)要素时,相当于使前图中的阴影部分 C(Si)覆盖到了整个 A(Si)( R(Si))区域。 这样,要区分系统要素集合S是否可分割,只要研究系统起始集B (S)中的要素及其可达集(或系统终止集E(Si)中的要素及其 先行集要素 )能否分割(是否相对独立)就行了。
两两判断认为:S2影响S1,S3影响S4,S4影响S5,S7影 响S2,S4和S6相互影响。这样,该系统的基本结构可用 要素集合S和二元关系集合Rb来表达,其中: • S = {S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7}
Rb = {(S2,S1),(S3,S4),(S4,S5),
(S7,S2),(S4,S6),(S6,S4)}
(3)选择模型方法;
(4)确定模型结构; (5)估计模型参数; (6)对模型进行实验研究; (7)对模型进行必要修正。
8
西南交大物流学院
SWJTU
二.解释结构模型(ISM)
(一)系统结构模型化基础
1.概念
结构→结构模型→结构模型化→结构分析

第三章 系统可靠性模型

第三章 系统可靠性模型
令事件A为系统处于正常工作状态;事件 Ai(i=1,2…n)为单元处于正常的工作状态
对于串联系统:A=A1 A2 ... An
求系统可靠度:P(A) P(A1 ) P(A 2 ) ... P(A n ) P(A i )
i 1 n
即系统可靠度与单元可靠度的关系为:
R S (t) P(A) R1 (t) R 2 (t) ... R n (t) R i (t)
3. R12345678 t R12345 t R67 t R8 t
如何计算 ( ) , s ? s t
Rs t s t Rs t
s Rs t dt
0

2.串并联系统模型
特征:图2-7所示串—并联系统是由n个(列)子系统
i 1 n
4. 特例( 1):假定各单元寿命服从指数分布,n 个单元失效
都属于偶然失效。令单元失效率为 (常数),单元可靠度为 i Ri (t ) e it .则:
n it n n it 系统可靠度RS (t ) e e i1 (令s i )
i 1
2.当阀1与阀2处于闭合状态时,不能截 流为系统失效,其中包括阀门泄露。
4.系统逻辑模型分类
分类依据:单元在系统中所处的状态及其对系统 的影响。
3.2 串联系统的可靠性模型
1.模型:一个系统由N个单元逻辑串联组成。
2.特点:任意一个单元失效则整个系统失效;
只有N个单元均正常工作系统才正常工作。
3.怎样求串联系统的可靠度
e
t


t 2
t
n 3时,可以自行推导
2 e t
6.推导n个相同单元并联情况

第三章 操作系统安全模型

第三章   操作系统安全模型

严格完整性策略
是BLP模型的对偶 规则:
1. 完整性*-属性: 主体S可以对客体O进行写操作,当 且仅当S的完整性等级支配客体O的完整性等级 2. 援引规则: 主体S1可以执行另一个主体S2(与S2通 信),当且仅当S1的完整性等级支配S2的完整性等 级 3. 简单完整性条件: 主体S可以对客体O进行读取操 作,当且仅当O的完整性等级支配S的完整性等级
第三章 操作系统安全模型
3.1 安全模型的概念及特点
安全策略:有关管理,保护和发布敏感信息的 法律,规定和实施细则 已授权的,安全的状态集合 未授权的,不安全的状态集合 如图,安全状态集合S={s1,s2,s3},不安全状态集 合US={s4}
S1 S2 S3 S4
3.1 安全模型的概念及特点
安全模型:是对安全策略所表达的安全需 求的简单、抽象和无歧义的描述。 安全模型的特点: 1、简单的、清晰的,只描述安全策略,对具 体实现的细节不作要求 2、抽象的、本质的 3、精确的、没有歧义的 现有的安全模型大多采用状态机模拟系统
BLP模型分析
BLP模型的安全策略包括MAC和DAC。 MAC由简单安全特性和*特性组成,DAC由存 取控制矩阵组成。 BLP中使用了可信主体,表示实际系统中不 受*特性约束的主体 BLP模型存在的问题
1、可信主体不受*特性约束,权限太大,不符合最 小特权原则 2、 BLP模型主要注重保密控制,不能控制向上写, 而向上写不能限制隐蔽通道
中国墙模型的*-属性
*-属性 主体S可以对客体O进行写操作,当 且仅当以下两个条件同时满足 1. 中国墙简单安全条件允许S读取O 2. S不能读取属于不同数据集的需要保护的 客体
简单安全条件
S可以读O,当且仅当S支配O且S对O具有自主型读 访问权限 *-属性: S可以写O,当且仅当O支配S且S对O具有自 主写权限 基本安全定理:设系统的初始安全状态为σ 0,T是状 态转换的集合。如果T中的每个元素都遵守简单安 全条件和*-属性,那么对于每个i≧0,状态σ i都是 安全的 只要该模型的初始状态是安全的,并且所有的转移函 数也是安全的,系统只要从某个安全状态启动,无论 按何种顺序调用系统功能,系统将总保持在安全状态.

第三章 数学模型1-微分方程.

第三章  数学模型1-微分方程.

线性系统
拉氏 变换 傅氏 变换
传递函数
微分方程
频率特性

建模方法
机理分析法
适用于比较简单的系统
实验辨识法
适用于复杂系统
数学模型的概括性
• 许多表面上完全不同的系统(如机械系统、电 气系统、液压系统和经济学系统)有时却可能 具有完全相同的数学模型。 数学模型表达了这些系统的共性。


数学模型建立以后,研究系统主要是以数学模 型为基础分析并综合系统的各项性能,而不再 涉及实际系统的物理性质和具体特点。
自动控制原理
第三章 线性系统的数学模型
本章知识点: 线性系统的输入-输出时间函数描述 传递函数的定义与物理意义 典型环节的数学模型 框图及化简方法
引言
定义: 控制系统的输入和输出之间动态关系 的数学表达式即为数学模型。 用途: 1)分析实际系统 2)预测物理量 3)设计控制系统
表达形式 时域:微分方程、差分方程、状态方程 (内部描述) 复域:传递函数(外部描述)、动态结 构图 频域:频率特性
目的:从时间域角度,建立系统输入量
(给定值)和系统输出量(被控变量)之 间的关系。
两种描述:微分方程描述、单位脉冲响应
描述。
一.
线性系统的微分方程描述(机理建模法)
SISO线性定常系统的输入输出关系微分方程描 述的标准形式
an1c(t ) anc(t )
1.
c( n) (t ) a1c( n1) (t ) a2c( n2) (t )
列写系统微分方程的步骤
① ② ③
划分不同环节,确定系统输入量和输出量;
写出各环节(元件)的运动方程;
消去中间变量,求取只含有系统输入和输出变 量及其各阶导数的方程; 化为标准形式。

自动控制原理第三章 二阶系统的数学模型及单位阶跃响应

自动控制原理第三章 二阶系统的数学模型及单位阶跃响应
越小, ωd 越大,振荡越严重,平稳性越差。
当 =0时,为零阻尼响应,具有频率为 n 的不衰减
(等幅)振荡。
阻尼比和超调量的关系曲线
d n 1 2
在 一定的情况下,n
越大,振荡频率 d也越
高,响应平稳性也越差。
结论:对于欠阻尼二阶系
统而言, 大, n 小,系 统响应的平稳性好。
• 快速性
T2 / T1 1
T1 / T2 1
t
0
c(t)
过阻尼二阶系统阶 跃响应指标分析
t
1.误差ess
lim[r (t )
t
c(t)]
0
0
2.响应没有振荡% 0
对于过阻尼二阶系统的响应指标,只着重讨论 ts,
它反映了系统响应过渡过程的长短,是系统响应快
速性的一个方面,但确定 ts 的表达式是很困难的,
右图为 二阶系 统单位 阶跃响 应的通 用曲线
c(t) 1
1
1 2
ent
sin(d t
arccos )
根据右图分析系统的结
构参数 、n 对阶跃
响应的影响
• 平稳性(%)
暂态分量的振幅为:A ent
1 2
振荡角频率为:d n 1 2
结论: 越大,ωd越小,幅值也越小,响应的 振荡倾向越弱,超调越小,平稳性越好。反之,
❖ 衰减项前的系数一个大,一个小;
❖ 二阶过阻尼系统的动态响应呈非周期性,没有振 荡和超调,但又不同于一阶系统;
❖ 离虚轴近的极点所决定的分量对响应产生的影响 大,离虚轴远的极点所决定的分量对响应产生的 影响小,有时甚至可以忽略不计。 c(t)
h(t) 1
1
1t
e T1

第3章 SM模型化解析

第3章 SM模型化解析

课程名称系统工程计划学时 2授课章节第三章系统模型和模型化(1)教学目的和要求:在本讲中,使学生了解系统模型和模型化的概念,建模的基本步骤和方法。

教学基本内容:1.系统模型的概念2.系统模型的分类3.系统模型化的基本步骤4.系统模型化的基本方法教学重点和难点:系统模型化的概念系统模型化的基本方法授课方式、方法和手段:多媒体教学为主,结合板书,同时加以作业和答疑作业与思考题:1.系统模型的概念2.系统模型化的基本步骤1第三章系统模型与模型化第一节系统模型与模型化概述一、系统模型的定义系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述,它以某种确定的形式提供关于该系统的知识。

模型的特征:(1)是现实世界部分的抽象或模仿;(2)反映了系统本质或特征的主要因素构成;(3)集中体现了主要因素之间的关系。

模型化就是为了描述系统的构成和行为,对实体系统的各种因素进行适当筛选后,用一定方式(数学、图像等)表达系统实体的方法。

二、模型化的本质、作用及地位(见下图)1.本质:利用模型与原型之间某方面的相似关系,在研究过程中用模型来代替原型,通过对于模型的研究得到关于原型的一些信息。

2.作用:①模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。

这种表达是简洁的、形式化的。

②模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础,这会导致对科学规律、理论、原理的发现。

③利用模型可以进行“思想”试验。

3.地位:模型的本质决定了它的作用的局限性。

它不能代替以客观系统内容的研究,只有在和对客体系统相配合时,模型的作用才能充分发挥。

三、系统模型的分类2四、构造模型的一般原则1.建立方框图2.考虑信息相关性3.考虑准确性4.考虑结集性五、建模的基本步骤①明确建模的目的和要求。

以便使模型满足实际要求,不致产生太大偏差;②对系统进行一般语言描述。

因为系统的语言描述是进一步确定模型结构的基础;③弄清系统中的主要因素(变量)及其相互关系(结构关系和函数关系)。

第三章 生产系统建模方法

第三章 生产系统建模方法

3.2Petri网建模方法
LOGO
Petri网图形化表示方法 通常,以一个圆圈()表示库所,一个矩形( )或 实线(|)表示变迁,由带箭头的弧( →)表示有向弧集, 用库所中的黑点表示库所拥有的资源数量。
3.2Petri网建模方法
LOGO
定义3-2: 给定一个Petri网N=(P,T,F)及一个顶点 x p T 。x的前置 集或输入集定为 x y X ( y, x) F,后置集或输出集定义 x 为 y X ( x, y) F 。若x是库所(变迁),则其前置集中 的元素是输入变迁(库所),其后置集中的元素是输出 变迁(库所)。 在图3-7所示的Petri网中,变迁t1的前置集是{p1},后置 集是{p2,p3}。变迁t2的前置集是{p2,p3},t2的后置集{p4}; 变迁t3的前置集是{p3,p4},t3的后置集是{p5}。以此类推, 可以找出库所的前置集和后置集。
3.1活动循环图法
LOGO
ACD法具有形象直观等优点,但也存在明显的缺点:
①当系统结构复杂,实体数量众多时,ACD模型将十分 的庞大和复杂,给建模与分析带来困难。 ②ACD法只描述系统的稳态,而不研究系统的瞬态(如 动作的开始、结束等)。
③ACD法缺乏定量的分析工具。
3.2Petri网建模方法
LOGO
连接库所和变迁的有向弧线表示系统状态与事件之间 的关系。每一条有向弧有一个对应的权值,称为弧权,简 称权。
3.2Petri网建模方法
LOGO
除了库所、变迁和有向弧之外,在Petri网中,用令 牌(Token)表示库所中拥有的资源数量,并且以库所中令 牌数量的动态变化表示系统的不同状态。随着事件的发生, 令牌可以按照弧的方向流动到不同的库所,从而动态的描 述了系统的不同状态。

《系统工程》第三章系统模型与模型化知识点

《系统工程》第三章系统模型与模型化知识点

第三章系统模型与模型化1、模型是实现系统的理想化抽象或简洁表示,描绘了现实系统的某些主要特点,是为了客观地研究系统而发展起来的。

模型的三个特点:(1)它是现实世界部分的抽象或模仿(2)它是由那些与分析的问题有关的因素构成的(3)它表明了有关因素间的互相关系2、模型的作用与地位 P36作用:(1)模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。

这种表达是简洁的、形式化的。

(2)模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础,这会导致对科学规律、理论、原理的发现。

(3)利用模型可以进行“思想”试验。

3、模型的分类P364、构造模型的一般原则书P37:(1)建立方框图(2)考虑信息相关性(3)考虑准确性(4)考虑集结性课件:1.现实性 2.简洁性 3.适应性 4.强壮性5、建模的基本步骤P38(1)明确建模的目的和要求,以便使模型满足实际要求,不致产生太大偏差。

(2)对系统进行一般语言描述。

(3)弄清系统中的主要因素(变量)及其相互关系(结构关系和函数关系),以便使模型准确地表示现实系统。

(4)确定模型的结构(5)估计模型的参数(6)实验研究(7)必要修改课件:1.形成问题 2.选定变量 3.变量关系的确定4.确定模型的数学结构及参数辨识5.模型真实性检验6、模型的简化方法 P40(1)减少变量,减去次要变量(2)改变变量性质(3)合并变量(集结)(4)改变函数关系(5)改变约束条件7、系统结构模型化------计算题P41-54结构模型是定性表示系统构成要素以及它们之间存在着的本质上相互依赖,相互制约和关联情况的模型。

邻接矩阵(A)是表示系统要素间基本二元关系或直接联系情况的方阵。

邻接矩阵A的元素a ij可以定义如下:a ij= 1 S i R S j R表示S i与S j有关系0 S i R S j R表示S i与S j没关系可达矩阵R是指用矩阵形式来描述有向连接图各节点之间,经过一定长度的通路后可以到达的程度。

第三章 模型库系统

第三章  模型库系统

2 模型字典包含的内容
(8)模型使用的数据名称、单位、精度及 存放位置; (9) 用户文件、使用说明; (10)模型框图、文字说明; (11)建立模型的作者、时间; (12)修改模型的作者、对间: (13)审模型的作者、时间; (14)模型入库时间。
3 字典库的组织结构
字典库的组织结构一般有:
• 文本形式
第三节 模型库的组织和存储
模型都以程序形式或数据文件表示,程序和数 据都以文件存储。而程序又分源程序和目标程序, 这样,一个模型至少有两个文件。如果对模型进行 文字说明,包括模型的方程形式以及算法的自然语 言描述,这将形成模型的说明文件。如果对模型的 输入数据和输出数据进行说明,又将形成模型的数 据描述文件,这样,一个模型将对应许多个文件。 对这些文件需要建立一个文件库。对大量模型统一 组织和存储,建立一个字典库来索引描述对应的模 型文件就很有必要。这样,模型库由模型字典库和 模型文件库两者组成。
2.“多个方法组成一个模型” 的统一看法
模型本身就是可以大也可以小的,可以是基 础的,也可以是组合的。对于构成模型的基础方 法,可看成是基础模型。多个方法组成的模型看 成是组合模型。 预测模型中,相关分析方法和线性回归方法 就可以看成是相关分析模型和线性回归模型。它 们都是基础模型,而它们组成的预测模型就是组
2
模型文件的调用
调用模型文件首先要按它的存储路径找 到该文件,然后,再启动该文件。 对模型文件的运行,一般应该通过模型 字典库,沿着模型文件的存储路径找到具体 的模型文件,然后,启动它运行。
制成计算机程序, 用以完ห้องสมุดไป่ตู้模型的计算,达到模
型的求解目的。这样,用模型的计算程序代表模
型就很自然了。
1 “一个模型有多个不同的方 法”的统一看法

第三章 开放系统互连参考模型

第三章 开放系统互连参考模型
13
第三章 开放系统互连参考模型
3.1 OSI参考模型
(4)TCP/IP一开始就向用户同时提供可靠服务和不可靠服 务,而OSI在开始时只考虑到向用户提供可靠服务。相对说来, TCP/IP更侧重于考虑提高网络传输的效率,而OSI参考模型更 侧重于考虑网络传输的可靠性
(5)通信方式上面,在网络层OSI模型支持无连接和面向 有连接的方式,而TCP/IP模型只支持无连接通信模式;在传输 层OSI模式仅有面向有连接的通信,而TCP/IP模型支持两种通 信方式,给用户选择机会。这种选择对简单的请求-应答协议 是非常重要的。
EIA-232-D的电气连接
18
第三章 开放系统互连参考模型
3.2 物理层协议 DTE与DCE接口的各根导线(也称电路)的电气连接方
式有非平衡方式、采用差动接收器的非平衡方式和平衡方式 三种。
① 非平衡方式。 ② 采用差动接收器的非平衡方式。 ③ 平衡方式
19
第三章 开放系统互连参考模型
3.2 物理层协议 (3) 功能特性 功能特性规定各信号线的功能或作用。信号线按功能可分
24
第三章 开放系统互连参考模型
3.2 物理层协议 物理层协议举例(EIA RS-232C/D接口标准)
25
第三章 开放系统互连参考模型
3.3 数据链路层 1. 数据链路层的功能 数据链路层是OSI参考模型的第二层,该层解决两个相邻
节点之间的通信问题,实现两个相邻节点链路上无差错的协议 数据单元传输。数据链路层传输的协议数据单元称为数据帧。
息。头部的信息包括发送结点和接收结点的地址(MAC地址) 等。校验和、头、尾部分一般由发送设备的硬件实现,数据链路 层不必考虑其实现方法。
数据链路层不关心数据包中包含什么信息,而仅是将其传递 到网络中的下一结点。数据链路层的主要功能概括如下:

《系统工程》第三章系统模型与模型化知识点

《系统工程》第三章系统模型与模型化知识点

第三章系统模型与模型化1、模型是实现系统的理想化抽象或简洁表示,描绘了现实系统的某些主要特点,是为了客观地研究系统而发展起来的。

●模型的三个特点:(1)它是现实世界部分的抽象或模仿(2)它是由那些与分析的问题有关的因素构成的(3)它表明了有关因素间的互相关系2、模型的作用与地位P36作用:(1)模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。

这种表达是简洁的、形式化的。

(2)模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础,这会导致对科学规律、理论、原理的发现。

(3)利用模型可以进行“思想”试验。

3、模型的分类P364、构造模型的一般原则书P37:(1)建立方框图(2)考虑信息相关性(3)考虑准确性(4)考虑集结性课件:1.现实性 2.简洁性3.适应性4.强壮性5、建模的基本步骤P38(1)明确建模的目的和要求,以便使模型满足实际要求,不致产生太大偏差。

(2)对系统进行一般语言描述。

(3)弄清系统中的主要因素(变量)及其相互关系(结构关系和函数关系),以便使模型准确地表示现实系统。

(4)确定模型的结构(5)估计模型的参数(6)实验研究(7)必要修改课件:1.形成问题 2.选定变量 3.变量关系的确定4.确定模型的数学结构及参数辨识5.模型真实性检验6、模型的简化方法P40(1)减少变量,减去次要变量(2)改变变量性质(3)合并变量(集结)(4)改变函数关系(5)改变约束条件7、系统结构模型化P41-54结构模型是定性表示系统构成要素以及它们之间存在着的本质上相互依赖,相互制约和关联情况的模型。

●邻接矩阵(A)是表示系统要素间基本二元关系或直接联系情况的方阵。

邻接矩阵A的元素a ij可以定义如下:a ij= 1 S i R S j R表示S i与S j有关系0 S i R S j R表示S i与S j没关系●可达矩阵R是指用矩阵形式来描述有向连接图各节点之间,经过一定长度的通路后可以到达的程度。

8、图解法:它主要用于变量不多(2-3个)而欣喜也不充分的条件下分析变量之间的定性关系。

系统工程(3.2)--系统模型与模型化—解释结构模型习题

系统工程(3.2)--系统模型与模型化—解释结构模型习题

2,3,5
P L0 L1 L2
1 2
1,2,5 2
5
2,5
P L0 L1 L2
1
1,5
L3
5
5
P L0 L1 L2
1
1
L3 L4
A(Si )
1 1,2,5 1,2,3,5 1,2,3,4,5 1,5
1 1,2,5 1,2,3,5 1,5
1 1,2,5 1,5
1
1,5
1
(P) L1, L2 , L3 , L4 , L5 {4},{3},{2},{5},{1}
8 0 0 0 0 0 0 0 1 1
9 0 0 0 0 0 0 0 0 1
9814 6 2 357
9 1 0 0 0 0 0 0 0 0
8 1 1 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
4 M (L) 6
1 1
1 1
0 0
1 0
0 1
0 0
0 0
0 0
0 0
2 1 1 0 1 0 1 0 0 0
第三章 系统模型与模型化—解释结构模型
一、简答 1.简 述 模 型 化 的 作 用 答:① 模型本身是人们对客观系统一定程度研究结果的表达。这种表达是简
洁的、形式化的。 ② 模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础,这会导致对科
学规律、理论、原理的发现。 ③ 利用模型可以进行“思想”试验。 总之,模型研究具有经济、方便、快速和可重复的特点,它使得人们可
③提取骨架矩阵
C(Si )
2 4 4
C(Si )
1 3,6
5 3,6
7 1 3,6 3,6 7 1
E(Si )
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综合分析
ISM方法原理图
1有向连接图——由若干节点和有向边连接而成的图象,

即为节点和有向边的集合。表示为:G={S,E}
、 解
2邻接矩阵A——描述图中节点两两之间的直接关系。A中 元素

结 构 模 型
3可达矩阵R——用矩阵形式反映有向连接图各节点之间
通Si经过若一干定路路径径a到可ij 达以S到j 0达1,,的ssii程RRs度sjj。

立 单 摆 简
设一个质量为m,长度为l的摆,其 偏离中心线的角度为θ(θ 很小), θ(t)st:
θ

l

ml
d 2
dt 2
mg
0

方程的解是以T 2
L G

为周期的简谐震动。

mg



L-C电路,电路中q(t)st:
L
d 2q dt 2
1 LC
q
0
解是以
为周
L
C
期的简谐T震动2。 LC
结构模型的建模方法很多如关联树(如问题树、
目标树、决策树)法、解释结构模型化(ISM)
方法、系统动力学(SD)结构模型化方法等。
本部分要求大家主要学习和掌握解析结构模型
ISM (Interpret Structure Model)方法
(规范方法、实用化方法)。
➢ISM是美国华费尔特教授于1973年作为分析复
此类推。 R(Si ) R(Si ) A(S j )
级间划分可用下式表示:
次 2 (P) L1, L2 , , Lk
若定义:L0 =φ,则:
,其中K为级
Lk Si P L0 L1 Lk1 Rk1(Si ) Ak1(S j ) Rk1(Si )
其中:
分别是由
Rk1(Si ), Ak1(S j )
模型概念及特征

三 系统模型概述
系统模型的分类

建模原则及常用方法


结构模型


层次分析法
结构模型概念及特征 解析结构模型的建立
应用案例
第1节 系统模型概述
一、 一切客观存在的事物及其运动形态称为“实体”(即

原型)。为便于实验、分析和预测,总是先把所需研 究的系统结构型态或运动形态变成易于考察的形式,

3 数学模型
分 用各种数学符号、数值描述工程、技术、管理、

经济等有关因素及它们之间数量关系的模型。包 括网络模型、图表模型、逻辑模型和解析模型。
物理模型

形模

象拟

模模

型型
数学模型

网图逻


络表辑


模模模


型型型

增加
研究的速度 变化方便性 抽象性
现实性 建模费用 建模时间
减少
系统模型的分类及特征比较
接 因所为以:,S1S,1,S5S满5分足属:两区域的R最(S高i层)次。R(即S;i ) A(S j )
例 L1 ={S1,S5} 再有N-L0 –L1进行第二级分解。


矩 阵
i=(j)
R(Si)
A(Sj)
R(Si) ∩ A(Sj)
该表的最
分2
2
2,7 2
高级,即
解 (
3
3,4,6 3
条通道可以到达的程度。对于节点数n为个的图,最长的 通路长度肯定不超过(n-1).
例:现有如下图所示7个要素组成的系 统,试建立它的关系,并求邻接矩阵
和可达矩阵。
7
4 5
6 3
2 1
有向连接图
由此可得邻接矩阵A
0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 A 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
L-C电路图
一一LC1对应模lg 拟。
q(t) (t)
启 蒙特卡罗的特点是在所研究系统的模型中模拟随机事

件,即对于所求的值应该设定什么样的概率过程为题
性 思
进行求解的技术方法。
考 法
在边长为1的的正方形中任意打N个点
并将n个点置于扇形部分,如使点数N


足够大,则认为近似等于正方形和扇
特 卡 罗
3
为可达矩 阵的第二
级4
4,6
3,4,6 4,6
级要素
间6
分 解
7
4,6 2,7
3,4,6 4,6
7
7
L2={2,4, 6}
由N-L0-L1-L2,得:
i=(j)
3 7
R(Si) A(Sj)
3
3
7
7
R(Si) ∩ A(Sj)
3 7
该表的最高级,即为可达矩阵的第三级要素为:
L3={3,7}
(

这样,经过三级划分,将R中的7个单元划分成
三 1 建模的原则
、 建
(1)现实性:把本质的东西和关系反映进去,非本质的
东西去掉,而又不影响反映现实的真实程度。
(2)简明性:模型既要精确,又要简明。
模 (3)适应性:在运算分析方面、适应问题的变化、操作

方面等具有适应性。
原 (4)完整性
则 (5)规范性:尽量借鉴标准形式。

一般处理原则:力求达到真实性,在真实的基础上达到 简明性,最后尽可能达到适应性要求。
1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 R 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1
#布尔代数运算规则:0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=1,
0 ×0 =0,0 ×1 =0,1 ×0 =0, 1× 1=1
级 在一个多级结构中,它的最上层要素Si的R(Si),只能由 Si自身和Si的强连通要素组成;同时Si的先行集只能由由 Si自身和结构中的下一级可能到达的要素以及Si的强连通
间 要素组成。若Si是最上层单元,需满足: 分 解 找出最高一级要素后,将其从可达矩阵中划去相应的行
与列,在从剩下的可达矩阵中寻找新的最高级要素,依

即转化为“模型”。
模 1 系统模型定义
系统模型是对现实系统(实体)的特征及其变化规律
型及 的一种模仿、抽象或描述。



说 明 系统的属性是多方面的,系统模型只是系统某一
方面本质属性的描述,所以同一系统或试题,模
型不是唯一的;
模型建立是以模型与原型之间的相似性为基础的, 这里的相似可以是外表的相似,内部结构的相似 或仅为功能的相似。
连 三层次,即π2(P)={L1,L2,L3}

划 分
{4,6 }属强连通块。
)
原例的递阶结构模型: S1 S2 S7
S5
S4
S3
第1级
S6
第2级
第3级
以可达矩阵M为基础,以矩阵变换为主线的递阶结构模型的建立过程:
强连接
剔除
去掉
区域
级位
要素
超级
自身
划分
划分
缩减
关系
关系 绘图
M → M(P)→ M(L)→ M’(L)→ M’’(L) → A’→ D(A’)




2 建模一般过程
(1)明确建模目的和要求; (2)弄清系统或子系统中的主要因素及
其相互关系 ; (3)选择模型方法; (4)确定模型结构; (5)估计模型参数; (6)模型试运行; (7)对模型进行实验研究; (8)对模型进行必要修正。
3 常用建模方法
直接分析法:对内部结构和特征已经清楚的系统, 可利用已知的定律和定理,经过一定的分析和推 理,得到系统模型。如线性规划模型、存储模型。 数学关系式表达
R(Si) ∩ A(Sj) =
R(Si)
1
2 1,2 2,7 2
3 3,4,5,6 3
3
3
4 4,5,6 3,4,6 4,6
55
3,4,5,6 5
5
6 4,5,6 3,4,6 4,6
7 1,2,7 7

7
因为:R(3) ∩ A(7)=φ,则S3,S7分属不同区域,所以,区域划分为:
1 (P) P1, P2 s3 , s4 , s5 , s6 ,s1, s2 , s7
(4)确立不同区域
任取属于共同集的两要素Su ,Sv,

Su ,RSv(属S同u一)区域;R(S v )
,则


则这样SRu 运,(S算vS属后u于的)不集同合区称R域区。(域S分v解),可写成:其中M为区域数。
(S ) P1, P2 , , Pm
级间分解π2 (P)——将系统中的所有要素,以可达矩阵 为准则划分不同层次。
要素组成的子图
P求强得连的通L0可划达分L集π1和3(L先):行级集间L。k分1解后,每级要素中可能有强
强 连通要素,一般构成一个回路,只需选择一个要素即可。




分接 )例
可 达 矩 阵 分 解 ( 区 域 划
I= (j)
R(Si)
11
A(Sj) 1,2,7
R(Si) ∩ A(Sj)
1
T= A(Sj)
实验法:对内部结构和特征不清楚或不很清楚的 系统,如能进行实验观察,可通过实验方法测量 其输入和输出,再根据一定的辨识方法,得到系 统模型。模拟法
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