系统分析与控制第0章前言(郑峰)PPT课件

2006 • 控制工程基础，王益群 等，机械工业出版社，2001
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前言
• 先修课程： 高等数学、大学物理、线性代数
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• 课程作用
• 本课程是交通运输专业必修的专业基础课， 对学生认识空中交通管理大系统的管理和 控制，认识管制员和签派员本身在空管大 系统中的管理和控制作用和未来从事空管 系统研究有重要作用。
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1.1.1 系统的概念及其发展
系统（system）一词最早出现于古希腊语
原词syn有“共同” 和“给…位置” 的含义，即系统 意味着事物的共性部分和每一事物在总体中给予它应 占据的位置
随着科学技术的发展，系统被赋予进一步的含义
有组织的和被组织化的全体 结合着全体所赖以形成的诸概念和诸原理的复合体 以规则的相互作用又相互依存的形式结合着的对象的
多、多功能综合等特征，如交通运输系统。 * 规模小的系统不一定简单，如混沌系统。 * 规模庞大的系统也不一定复杂，如简单局系统。
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第三节、系统科学的融合
➢系统科学的融合
系统论: 一般系统论, 自组织系统理论,复杂
系
系统理论,系统工程学,系统动力学
统
科 信息论: 狭义信息论,广义信息论 学
按自然形态分类
实体系统：由物质实体所构成，又被称为硬 系统，如机械、能量、生物等系统
概念系统：由概念、原理、法则、制度、规 定等非物质实体所构成，又被称为软系统， 如思想体系、逻辑程序、技术方法、组织管 理、运作规划等概念系统
* 实体系统是概念系统的基础，概念系统为实体系统 提供指导和服务
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现代唯物辩证的系统观--体现系统思想的实质：物质 世界是由无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互 作用的事物和过程所形成的统一体
系统思想经历了从经验到哲学到科学，从思辨到定性 到定量的发展历程
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第一节、系统的定义和属性
➢ 系统的概念及其发展 ➢ 系统的定义 ➢ 系统的属性
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系统的概念来源于古代人类认识自然和社会的 实践经验
➢对系统概念的一般认识
要认识到系统的全部组成环节 要认识到这些环节联结部分的形成和特点 系统的概念是相对变化的，而不是绝对静止的
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系统概述
➢ 系统思想的产生与演化
古代朴素的系统观--观天象掌握天体运行和季节变化 规律
近代机械的系统观--通过实验、解剖和观察，将考察 自然界的方法移植用于思辨，所抽象形成的（形而上 学）思维
控制论: 工程控制论,生物控制论,经济控制论, 人工智能
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一、系统概念的形成
• 公元前古希腊对宇宙大系统的认识
• 我国西周时期的“阴阳二气”及金、木、水、火、 土“五行”
• 东汉时期形成的“二十四节气”
集合 理解系统的概念时必须注意的是：人们对系统的认识
有一个发展过程，系统的概念还在发展
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1.1.2 系统的定义
系统 是由相互联系、相互作用的诸多要素 所组成的具有特定功能的统一体
系统的判别特征
系统由一些相互联系和相互影响的要素组成， 这些要素及其结构式系统的基本组成部分
系统具有一定的特定功能，不同的要素及其结 构可以实现不同的功能
系统分析及控制
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教材及参考书目
教材：
• 现代控制理论基础，谢克明，北京工业大学出版社， 2002
参考书目：
• 现代控制理论，刘豹，机械工业出版社，2007 • 自动控制原理.胡寿松. 北京: 科学出版社, 2002 • 大系统控制论，涂序彦 等，北京邮电大学出版社，2005 • 交通运输系统分析，刘澜 等，西南交通大学出版社，
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1.2 系统的分类
按反馈属性分类
封闭系统：不与外部环境发生物资、能量和信息的 交换，如无法与外界沟通的天体系统与相对偏僻的 人文社会系统
开放系统：与外部环境发生物资、能量和信息交换 的系统
* 严格的封闭系统也是难以找到的。有时为了研究方 便而忽略了一些较少的流动交换，将其近似地视为 封闭系统。
人造系统：由人介入自然系统并发挥主导作用而 形成的各种系统，具有人为的目的性和组织性； 如社会经济系统中的教育、行政、医疗卫生、交 通运输、科技、军事、工业、农业等系统
* 自然系统是人造系统的基础，人造系统常常导致自然系统某 种程度的破坏，要正确处理两者间的关系
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1.2 系统的分类
* 由环境向系统的流动，一般称为系统输入或干扰。 由系统向环境的流动交换，一般称为系统输出。
* 由输出向系统或输入的流动，一般称为系统反馈。
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1.2 系统的分类
按规模大小和复杂程度分类
小系统：规模较小 大系统：规模较大 巨系统：规模庞大 简单系统：功能、结构简单 复杂系统：功能、结构复杂 * 一般来说，大系统具有规模庞大、结构复杂、参量众
系统应具有一定的界限，使其能从所处的环境 中分离出来，并通过该界限与外部环境产生能 量、信息和物资的交换
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1.1.3 系统的属性
目的性 集合性 相关性 层次性 整体性 环境适应性 涌现性
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1.2 系统的分类
➢ 系统的分类
按自然属性分类
自然系统：自然界自然生成的物质和现象，如天 体、海洋、气象、环境等系统
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• 主要讲授的内容
• 经典控制理论、现代控制理论基础与系统 科学基本内容。
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第一章 绪论
➢ 系统概述 ➢ 系统的定义和属性 ➢ 系统的分类 ➢ 系统的结构与功能 ➢ 系统科学的理论基础
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系统概述
➢什么是系统
系统--自然界与人类社会中普遍存在的由若干 环节组成的链状事物
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1.2 系统的分类
按运动属性分类
静态系统：内部结构、状态和参数不随时间 变化，如无电感、电容器件的电路系统
动态系统：内部结构、状态和参数随时间变 化，如生产系统、服务系统、交通系统等均 为动态系统
* 系统的静态与动态是相对划分的，严格的静态系统
难以找到；对于一些内部结构、状态和参数随时间 缓慢变化的系统，有时为了研究方便而忽略了这种 变化，将其近似地视为静态系统。