第6章 系统动态分析与行为模型
uml课后习题答案
uml课后习题答案第一章系统建模与分析设计的演变课后习题：1、A2、C3、D4、B5、软件按照其工作方式可划分为实时处理软件、分时处理软件、交互式软件和批处理软件。
6、软件生存周期由软件的定义、软件的开发和软件的使用维护和更新换代三部分组成。
7、软件开发模型有瀑布模型、增量模型、螺旋模型、智能模型和快速原型模型等五种主要模型8、面向对象技术采用以类为中心的封装、继承、多态等不仅支持软件复用，而且使软件维护工作可靠有效，可实现软件系统的柔性制造。
9、UML的优点是：唯一性、连续性、维护性、复用性和完善性。
第二章统一建模语言UML1、A2、B3、C4、D5、B6、UML分析和设计模型由三类模型图表示，三类模型图是：用例模型图、静态模型图和动态模型图。
7、UML的软件统一开发过程，即生命周期按时间顺序可以划分为，开始，详细设计，系统构造和移交四个阶段及阶段中一系列的循环重复。
8、UML开发过程是一种二维结构软件开发过程，软件项目开发过程流程包括的核心工作内容是，分析，设计，实现，测试和配置9、UML中的五个不同的视图可以完整地描述出所建造的系统，这五种视图是用例视图、逻辑视图、构件视图、进程视图和配置视图。
10、UML中有10中基本图可以完整地描述出所有建造的系统，这10中视图是用例图、类图、对象图、包图、构件图、配置图、序列图、活动图、状态图和合作图。
第三章需求分析与用例建模习题：1、B2、A3、C4、D5、B6、A7、A8、UML软件开发过程需求分析阶段产生的模型由三类模型图表示。
他们是：用例模型图、静态模型图和动态模型图。
9、CRC卡中的描述由类名、类特征、类类型、责任和协作者共五部分组成10、软件项目的目的的可行性研究分析中，技术可行性研究包括风险分析、资源分析、技术分析三部分组成11、在UML软件开发过程的需求分析阶段，建立用例模型的步骤分为，确定系统的范围和边界，确定系统的执行者和用例，对用例进行描述，定义用例之间的关系和审核用例模型。
随机信号处理教程第6章随机信号通过非线性系统
信号的调制和解调
01
02
03
调制过程
在非线性系统中，输入信 号会受到调制，使得信号 的参数发生变化，如幅度、 频率或相位等。
解调过程
对调制后的信号进行解调， 恢复出原始的信号参数， 以便进一步处理或使用。
调频与调相
在非线性系统中，调制和 解调的方式可以是调频或 调相，具体取决于系统的 特性和应用需求。
音频处理中的非线性系统
音频压缩
音频压缩技术利用非线性系统来减小音频文件的大小，同时保持音频质量。压 缩算法通过非线性变换和量化过程来去除音频信号中的冗余信息。
音频特效
音频处理软件中的非线性系统用于创建各种音效和特效，如失真、混响、均衡 器和自动增益控制等。这些效果通过将音频信号通过非线性函数来实现。
应用实例
给出了随机信号通过非线性系统的应用实 例，如通信系统中的非线性失真、音频处 理中的压缩效应等。
非线性系统的发展趋势和未来展望
新技术与新方法
随着科学技术的不断发展，新的非线性系 统建模方法和分析技术将不断涌现，如深
度学习在非线性系统建模中的应用等。
跨学科融合
非线性系统理论与其他领域的交叉融合将 进一步加深，如与控制理论、人工智能等 领域的结合。
升级系统的硬件设备，提升性能表现。
系统集成优化
优化系统内部各模块之间的集成方式， 提高整体性能。
05
实际应用案例
通信系统中的非线性系统
数字信号处理
在通信系统中，数字信号经过非线性系统可能导致信号失真 ，如振幅压缩和频率偏移。这种失真可以通过数字信号处理 技术进行补偿和校正。
调制解调
在无线通信中，调制解调过程可能涉及非线性系统。例如，在 QAM（Quadrature Amplitude Modulation）调制中，信号 通过非线性调制器进行调制，然后通过非线性解调器进行解调。
系统动态分析方法
系统动态分析方法文档编号：RD_GUI_SDAM文档信息：系统动态分析方法文档名称：系统动态分析方法文档类别：CMMI指南密级：版本信息：1.1建立日期：2020-1-5创建人：批准人：批准日期：2020.2.25存放位置：××公司组织资产库/组织标准过程编辑软件：Microsoft Office 2003 中文版*变化状态：C――创建，A——增加，M——修改，D——删除为了直观地分析系统的动作，从特定的视点出发描述系统的行为，需要采用动态分析的方法。
其中最为常用的动态分析方法有状态转换图、时序图、对话图等。
状态转换图1.基本概念1.1状态转换图是描述系统的状态如何响应外部的信号进行推移的一种图形表示。
在状态转换图中，用圆圈表示可得到的系统状态，用箭头表示从一种状态向另一种状态的转移。
在箭头上要写上导致转移的信号或事件的名字。
如图，系统中可取得的状态＝S1，S2，S3。
事件＝t1，t2，t3，t4。
事件t1将引起系统状态S1向状态S3转移，事件t2将引起系统状态S3向状态S2转移等等。
状态转换图所表示的关系还可以用表格形式表达，我们称这样的表格为状态转换表。
T2如何设置系统的状态，需要根据分析的目标和表达的目的而定。
状态转换图的优点1.2状态之间的关系能够直观地捕捉到，这样用眼睛就能看到是否所有可能的状态转换都已纳入图中，是否存在不必要的状态。
由于状态转换图的单纯性，能够机械地分析许多情况，可以很容易地建立分析工具。
时序图2.时序图用于对比在系统处理时间的时序与相应的处理时间，进行系统分析。
我们在《用户需求说明书的编写过程》中已经介绍过。
对话图3.在许多应用程序中，用户界面可以看作是一个有限状态机，在任何情况下仅有一个对话元素(例如一个菜单,工作区,行提示符或对话框)对用户输入是可用的。
在激活的输入区中，用户根据他所采取的活动，可以导航到有限个其他对话元素。
在一个复杂的图形用户界面中，可能的导航路径会有好多种，但其数目是有限的，并且其选择经常是可知的。
学生成绩管理系统的建模与分析
7. 收获和体会
最常用的UML图包括:用例图，类图，顺序 图,状态图,活动图等，对我们来说最大的 收获就是自己动手实践进行UML统一建模,
掌握了面向对象UML统一建模语言
实现了"学生成绩管理系统"的设计和建模
随着教育信息化的不断深入，学校对学生成绩的管理需求日益增加 学生成绩管理系统必须能够处理大量的学生数据，提供快速的成绩录入、查询、修改和删 除功能 同时，系统还应当能够进行成绩的统计分析，为教师、学生和教务管理人员提供决策支持
功能需求主要包括 (1)学生拥有唯一的个人账户及密码 (2)教师对学生的成绩进行录入，查看学生的成绩 (3)教学管理员可以修改教师基本信息，修改学生基本信息，添加教师基本信 息，添加学生基本信息，删除教师基本信息，删除学生基本信息 对学生的成绩进行修改、删除
9
3.1 定义系统对象类
3.1 定义系统对象类
01
(1)学生类
02
(2)课程类
03
(1) 教师类
04
(2) 成绩类
05
(3) 系统管理员
类
10
3.2界面类
3.2界面类
(1)类MainWindow MainWindow是系统的主界面 (2)类studentDialog 界面类studentDialog是进行操作"添加学生"、"修改学生"或"删除学生"时所需的对话框
2.3.2 成绩录入的活动图
若成绩无效，系统会提示错误并要求重新录 入 有效则进入下一步 系统将录入的成绩数据保存至数据库，并可 能同步更新学生的总评成绩 成绩录入完成后，用户可以选择继续录入其 他课程的成绩或者退出成绩录入界面 整个成绩录入活动最终在所有操作结束后终 止于"结束"节点
(完整版)UML-银行管理系统
面向对象分析与设计（UML）综合实验报告书题目：银行管理系统第1章需求分析............................................................................. 错误!未定义书签。
1.1 客户子系统的需求分析 (4)1.2 银行管理员系统的需求分析 (4)第2章系统用例模型 (8)2.1 管理员的用例模型 (8)2.2 客户的用例模型 (12)第3章系统静态模型 (16)3.1 系统中的类 (16)3.2 系统中类与类的关系 (17)第4章系统动态模型 (19)4.1银行管理员创建账户 (19)4.2银行管理员修改账户 (20)4.3银行管理员删除账户 (22)4.4 客户取款 (24)4.5 客户存款 (25)4.5 客户转账 (25)4.6 银行管理系统中的状态图................................................................ 错误!未定义书签。
4.7 银行管理系统中的活动图................................................................ 错误!未定义书签。
第5章系统部署模型 (33)5.1 银行管理系统的构件图 (33)5.2客户操作构件图 (34)5.3 银行管理员构件图 (34)5.5 银行管理系统部署图 (33)第6章总结与展望 (36)6.1 总结 (36)6.2 展望 (36)参考文献............................................................................................ 错误!未定义书签。
随着社会的不断发展，计算机越来越普及。
我们正处在一个信息时代，计算机无处不在，它进入各行各业，改变着人们的生活。
第6章 系统仿真
§6.1 系统仿真概述
(3)在系统仿真时，尽管要研究的是某些特定时刻的系统状 态或行为，但仿真过程也恰恰是对系统状态或行为在时间序列 内全过程的描述。即仿真可以比较真实地描述系统的运行、演 变及其发展过程。
3.系统仿真的作用 (1)仿真的过程也是试验的过程，而且还是系统地收集和积 累信息的过程。尤其适用一些复杂的随机问题，仿真技术是获 取信息惟一令人满意的方法。 (2)对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通 过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。 (3)通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统， 以便于分析。 (4)通过系统仿真，不仅能启发新的思想或产生新的策略， 还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。
1968年，来自世界各国的几十位科学家、教育家和经济学 家等学者聚会罗马，成立了一个非正式的国际协会－－罗马俱 乐部（The Club of Rome）。其工作目标是关注、探讨与研究 人类面临的共同问题，使国际社会对人类困境包括社会的、经 济的、环境的诸多问题有更深入的理解，并提出应该采取的能 扭转不利局面的新态度、新政策和新制度。
§6.1 系统仿真概述
系统动态学的概念和原理是在上世纪 50年代末由美国麻省理工学院的斯隆管理 学院福雷斯特（Jay .W .Forrester）教授提 出来的，当时称“工业动力学”（Industrial Dynamics)。
当时主要应用于工业 和经济系统方面，如研究 企业规模、雇佣劳动、调 整生产、调整产品价格等. 随着应用范围的扩大，很 难反映它的实际意义，将 其改为“系统动态学”。
§6.1 系统仿真概述
四、应用系统动态学模型的步骤
1. 系统分析（以某地区人口问题分析研究为例） 2. 绘制诸因素的因果反馈关系图，建立模型框架 3. 依照系统因果关系图绘制系统流图 4. 将各子系统流图衔接为总模型流图 5. 最后收集整理数据
第6章习题
一. 选择题1. 对象模型的描述工具是( )。
A.状态图B.数据流图C.对象图D.结构图2. 动态模型的描述工具是( )。
A.对象图B.结构图C.状态图D.设计图3. 在只有单重继承的类层次结构中，类层次结构是( )。
A.树型层次结构B.网状型层次结构C.星型层次结构D.环型层次结构4. 在有多重继承的类层次结构中，类层次结构是( )。
A.树型层次结构B.网状型层次结构C.星型层次结构D.环型层次结构5. 表示了对象的相互行为的模型是( )。
A.对象模型B.动态模型C.功能模型D.分析模型6. 在面向对象方法学中，信息隐蔽的实现是通过对象的( )。
A.分类性B.继承性C.封装性D.共享性7. 通过执行对象的操作改变该对象的属性，但它必须通过( )来执行。
A.接口B.消息C.信息D.操作8. 面向对象的主要特征除对象唯一性、封装性、继承性外，还有( )。
A.多态性B.完整性C.移植性D.兼容性9. 面向对象的分析的目的在于( )。
A.建立对象B.创建类C.建立模型D.建立关系10. 描述对象的行为，反映对象的状态与事件的关系是( )。
A.状态图B.对象图C.流程图D.结构图11. 在确定对象属性时，候选的属性是所有的( )。
A.动词B.名词C.修饰性名词词组D.词组12. 在考察系统的一些涉及时序和改变的状况时，要用动态模型表示。
动态模型着重于系统的控制逻辑，它包括两个图：一个是事件追踪图，另一个是( )。
A.数据流图B.系统结构图C.状态图D.时序图13. 面向对象的静态模型主要捕获了( )。
A.对象功能B.对象属性及操作C.对象为系统承担的责任D.对象(类)及其连接14. UML是一种面向对象的统一建模语言。
它包含10种图，其中，用例图展示了外部actor与系统所提供的用例之间的连接，UML中的外部actor指( ①)，用例可以用( ②)图来描述。
状态图指明了对象所有可能的状态以及状态间的迁移(transition)。
系统动态分析和交互模型
协作图构成要素
1.对象 ➢ 协作图中对象旳表达形式也和序列图中旳对象旳表达方
式一样，与序列图不同旳是，对象旳下部没有一条被成 为“生命线”旳垂直虚线，而且对象存在多对象旳形式。
未绑定对象所属类名
完全限定对象名
未指定对象名
协作图构成要素
2.消息 ➢ 在协作图中，能够经过一系列旳消息来描述系统旳动态
为loop，可写入循环次数
框图（Frame）
➢ 简化顺序图复杂度 ➢ 利于任务和模块分割 ➢ sd表达框图定义 ➢ ref表达框图应用 ➢ 框图能够嵌套
框图旳定义
框图旳引用
框图旳嵌套
StarUML序列图旳参数设置
参数 ➢ 显示序号
➢ 消息格式 • NONE：不显示参数 • TYPEONL：只显示类型，涉及返回值 • NAMEONLY：只显示参数名 • NAMEANDTYPE：显示参数名和类型
序列图旳基本概念
序列图元素
序列图元素
序列图中涉及：角色、对象、生命线、激活和消息。 1.角色（Actor） 系统角色能够是人或者其他系统、子系统。
2.对象(Object) 对象代表时序图中旳对象在交互中所扮演旳角色，位
于时序图顶部和对象代表对象实例。
序列图元素
3.生命线(Lifeline) 生命线代表时序图中旳对象在一段时期内旳存在。
第5章 系统动态分析与交互模型
概述
需求捕获——用例图
静态分析——类图、对象图
动态分析——序列图等
…
概述
为何要进行动态分析
➢ 用例模型中对系统旳功能(用例)进行了描述，但所关注
旳要点是：系统能做什么(What) 问题：怎么做(How)才干实现系统旳每一种功能？
软件工程---UML动态分析-活动图
Make Plan
entry/ SetGoal
2020/5/4
26
动作流
与状态图不同，活动图的转换一般都不需要特 定事件的触发。
一个动作状态执行完本状态需要完成的动作后 会自发转换到另外一个状态。
2020/5/4
27
动作流
一个活动图有很多动作或者活动状态，
活动图通常开始于初始状态，然后自动转换到 活动图的第一个动作状态，一旦该状态的动作 完成后，控制就会不加延迟地转换到下一个动 作状态或者活动状态。
7
活动图与流程图的区别
⑴ 流程图着重描述处理过程，它
的主要控制结构是顺序、分支 和循环，各个处理过程之间有 严格的顺序和时间关系
找饮料 [ 发现咖啡 ]
活动图描述的是对象活动的顺序
把咖啡放入 滤器
关系所遵循的规则，它着重表 将滤器放入 现的是系统的行为，而非系统 机器
的处理过程。
往容器里加 水
开机器
活动图着重表现从一个活动到另一个活动的控制流， 是内部处理驱动的流程。
找饮料
[ 发现咖啡 ]
[ 没有咖啡 ] [ 发现可乐 ]
把咖啡放入 滤器
往容器里加 水
拿茶杯
拿可乐
将滤器放入 机器
[ 没有可乐 ]
开机器 冲咖啡
倒咖啡
喝饮料
2020/5/4
12
活动的图形表示
在UML中，活动表示成圆角矩形，与状态的圆角矩 形相比，活动的矩形的圆角更柔和，看上去接近椭 圆。
不能中断，一直运行到结束。 ⑶ 动作状态是瞬时的行为，它所占用的处理时
间极短，有时其至可以忽略。
2020/5/4
19
动作状态
动作状态有如下特点：
图书管理系统用例描述
图书管理系统的分析与设计
6. 维护书刊信息
用例编号 US06 用例名 Maintain Title Info 用例描述 完成书刊的添加、修改或删除功能 参与者 图书管理员 前置条件 在这个用例开始前，Librarian必须登录到系 统中 后置条件 系统添加、修改或删除书刊种类信息。否则，系统的状
态没有变化。
图书管理系统的分析与设计
在识别出参与者和用例后，要建立用例图，并 描述出他们之间的关系。
图2.1 系统用例图
图书管理系统的分析与设计
用例的事件流描述
用例的事件流是对完成用例行为所需的事件的描 述。它描述系统应该做什么，而不是描述系统应该怎 样做。 图书管理系统的用例事件流描述如下：
图书管理系统的分析与设计
图书管理系统的分析与设计
7. 维护物理书刊信息
用例编号 US07 用例名 Maintain Book Info 用例描述 完成书刊的添加、修改或删除功能 参与者 图书管理员 前置条件 在这个用例开始前，Librarian必须登录到系统中 后置条件 系统添加、修改或删除物理书刊种类信息。否则，系统的状
1 .借阅物理书刊
用例编号 US01 用例名 Borrow Book 用例描述 完成借阅物理书刊的功能 参与者 图书管理员 前置条件 管理员登录成功. 后置条件 可以将物理书刊借给借阅者、更新相关数据记录等操作。 基本路径 （1）提供书刊种类、借阅者信息。 （2）检索书刊种类(Title) (E-1) （3）确定所借阅的物理书刊是否可以获得 (E-2),也即物理书刊是否已借出。 （4）检索借阅者 (E-3) （5）图书馆将物理书刊借给借阅者。 （6）创建借阅记录。 （7）存储借阅记录。 扩展点 E-1: 该种书刊不存在，系统显示提示信息，用例终止。 E-2: 物理书刊都已借出，系统显示提示信息，用例终止。 E-3: 系统中不存在该借阅者，系统显示提示信息，用例终止 补充说明 无
云计算导论第6章
第6章 云计算数据库的研究
（2）支撑容量有限。类似Facebook、Twitter这样的SNS网 站，每天产生海量的用户动态，每月会产生几亿条用户动态， 对于关系型数据库来说，在一张数亿条记录的表里面进行SQL 查询，效率是极低的。
（3）扩展性差。在基于Web的架构中，数据库是最难进 行横向扩展的。当一个应用系统的用户量和访问量与日俱增的 时候，传统的关系型数据库没有办法像WebServer那样通过简 单地添加更多的硬件和服务器节点来扩展性能和负载能力。对 于不间断提供服务的网络来说，对数据库系统进行升级和扩展 是非常痛苦的事情，往往需要停机维护和数据迁移，因此迫切 需要关系型数据库能够通过不断添加服务器节点来实现扩展。
第6章 云计算数据库的研究
2.Key value(键值) 虽然Key value这种模型和传统的关系型数据库相比较 为简单，有点类似常见的HashTable，一个Key对应一个 value，但是它能提供非常快的查询速度、大的数据存放量 和高并发操作，非常适合通过主键对数据进行查询和修改等 操作，虽然不支持复杂的操作，但是可以通过上层的开发来 弥补这个缺陷。
第6章 云计算数据库的研究
（4）建设和运维成本高。企业级数据库的价格很高， 并且随着系统的规模增大而不断上升。高昂的建设和运维成 本无法满足云计算应用对数据库的需求。
关系型数据库遇到了上述难以克服的瓶颈，与此同时， 它的很多主要特性在云计算应用中也无用武之地，例如，数 据库事务一致性、数据库的写实时性和读实时性，复杂的 SQL查询特别是多表关联查询。因此，传统的关系型数据库 已经无法独立应付云计算时代据资源或计算资源的互联网企业将会走在云计算浪潮的前列， 除了安全性、带宽、软/硬件资源管理等技术因素外，他们面 临的最大挑战是尽快寻找到或者创造出新的基于云计算的用户 需求。例如，上海超级计算中心作为国内首家也是唯一一家面 向公众开发的公共计算服务平台，已经通过网络为各个应用领 域的用户提供计算服务。对这类数据或计算中心，云计算时代 面临的主要挑战同样是拓宽与寻找新的服务领域和服务内容。
复杂系统的行为建模与动态分析
复杂系统的行为建模与动态分析在当今这个充满复杂性和不确定性的世界中，复杂系统无处不在。
从生态系统、社会网络到金融市场，从交通流量到人体的生理机能，这些复杂系统的行为和动态变化对于我们理解和解决现实中的各种问题至关重要。
复杂系统的行为建模与动态分析，作为一门跨学科的研究领域，旨在揭示这些系统的内在规律和运行机制，为我们预测和控制复杂系统的行为提供理论支持和方法指导。
复杂系统具有许多独特的特征，使得对它们的研究充满挑战。
首先，复杂系统通常由大量相互作用的元素组成，这些元素之间的关系错综复杂，难以用简单的线性方程来描述。
其次，复杂系统往往表现出非线性的行为，微小的初始条件变化可能会导致截然不同的结果，这就是所谓的“蝴蝶效应”。
此外，复杂系统还具有适应性、自组织性和涌现性等特点，即系统能够根据环境的变化调整自身的结构和行为，并产生出全新的、无法从单个元素的性质中预测的集体行为。
为了研究复杂系统的行为，我们需要建立合适的模型。
建模的方法多种多样，常见的有基于物理原理的模型、基于统计规律的模型和基于智能算法的模型等。
基于物理原理的模型通常用于描述具有明确物理规律的系统，如天体力学中的行星运动。
这类模型通过精确的数学方程来刻画系统元素之间的相互作用，能够准确地预测系统的行为，但对于一些复杂的、难以用物理规律描述的系统，其应用受到限制。
基于统计规律的模型则更侧重于对系统中大量随机现象的描述。
例如，在研究金融市场的波动时，我们可以使用随机过程模型来描述股票价格的变化。
这类模型通过对历史数据的统计分析，找出系统行为的概率分布和统计特征，从而对未来的走势进行预测。
然而，统计模型往往无法揭示系统内部的微观机制，对于一些突发的、非典型的事件预测能力不足。
基于智能算法的模型，如神经网络、遗传算法等，近年来在复杂系统建模中得到了广泛的应用。
这些模型具有强大的学习能力和自适应能力，能够自动从数据中提取特征和规律，对于处理高维度、非线性的复杂系统具有很大的优势。
系统工程-状态空间模型概述
tf
L ( x ( t ), u ( t ), t )d t x (t 0 ) x 0
t0
s .t .
x f ( x ( t ), u ( t ), t )
k f 1
或者
max J ( u )
uU
k k0
L ( x ( k )), u ( k ), k )
x (k0 ) x0
在动态经济学中则是研究经济当事人在一 个较长时期内的行为最优化，从而导致动 态最优化问题。越来越受到人们重视的最 优经济增长问题就是一个动态最优化问题。 这使得动态最优化或最优控制理论在动态 经济学中得到了非常广泛的应用，并且常 被称为跨期最优化问题。
动态最优化问题的一般形式是
max J ( u )
x f ( x (t ), u (t ), t )
这里 x (t ) [ x (t ), , x (t )] 是维状态向量，是维控制 向量（或决策向量）。状态向量全面描述了系统 的状况，是决策者在时刻面临的状态。状态向量 的每一个分量称为状态变量，由维状态向量构成 的线性空间称为状态空间。
这里不再详细讨论。
有时经济模型中不出现控制向量，这时数 学模型为一阶微分方程组
x f ( x ( t ), t )
x (t0 ) x 0
x (k0 ) x0
或一阶差分方程组
x ( k 1) f ( x ( k ), k )
它们描述了状态变量自身随时间的演化。 据此可以求出状态变量随时间演化的情况， 可以分析它们的均衡状态，及均衡状态的 稳定性。
0
s .t .
x 0 .1 x u
简述建立动态模型的步骤。
简述建立动态模型的步骤。
建立动态模型的步骤是指根据现实生活中具体问题的要求和特点，将其抽象为模型，并通过模型来描述问题的演化过程和动态变化。
建立动态模型的过程一般包括确定系统边界、识别角色和关系、明确状态和状态转移、分析动态行为等步骤。
一、确定系统边界确定系统边界是建立动态模型的第一步。
在确定系统边界时，需要明确系统的范围和界限，并确定系统和外部环境之间的交互。
边界确定可以通过分析问题需求、参考业务流程、考虑系统使用者的需求等方式进行。
确定系统边界有助于理清问题的整体框架，帮助梳理问题的核心部分。
二、识别角色和关系角色是指与系统交互的实体或者外部对象。
在建立动态模型时，需要识别系统的角色并明确它们之间的关系。
角色识别可以通过考虑系统的用户、系统的外部依赖、系统的内部组成等方式进行。
角色的识别有助于分析系统的交互关系，明确系统的功能和责任。
三、明确状态和状态转移状态是指系统在某一时刻的某种特定情况，是描述系统动态变化的关键要素。
在建立动态模型时，需要明确系统的各个角色在不同状态下的行为和属性，并定义它们之间的状态转移规则。
明确状态和状态转移可以通过分析业务流程、制定状态转移规则等方式进行。
明确状态和状态转移有助于描述系统的变化过程，帮助理解系统的动态行为。
四、分析动态行为动态行为是指系统中各个角色在不同状态下的行为和活动。
在建立动态模型时，需要分析系统中的动态行为，并将其用合适的方式进行描述。
分析动态行为可以通过制定活动图、时序图、状态图等方式进行。
分析动态行为有助于理解系统的运行过程，揭示系统的功能逻辑和交互规则。
在实际操作中，建立动态模型的步骤并不是一成不变的，可以根据具体问题和需求进行灵活调整。
此外，建立动态模型还需要运用合适的建模工具和方法，比如UML建模语言、系统仿真工具等。
通过建立动态模型，可以更好地理解和分析问题，帮助提取问题的本质特征，为问题的解决提供参考和支持。
说明动态模型的特征。
说明动态模型的特征。
动态模型是指一种描述物体或系统在时间上变化的模型。
它可以用来分析和预测复杂系统的行为，帮助我们理解事物的演变规律和规划未来的发展方向。
动态模型的特征主要包括以下几个方面：1. 时间变化：动态模型关注事物在时间上的演变过程，通过描述系统随时间的变化来分析系统的行为。
它可以反映系统的历史状况，预测未来的发展趋势，并帮助我们做出相应的决策。
2. 多变量关系：动态模型通常涉及多个变量之间的相互作用和影响。
它可以揭示事物之间的复杂关系，帮助我们理解系统的内部结构和外部环境对系统的影响。
通过分析这些关系，我们可以找到系统的关键因素，识别问题所在，并采取相应的措施来改进系统的性能。
3. 非线性特性：动态模型通常具有非线性特性，即系统的行为不仅受到输入的线性组合影响，还受到系统本身的非线性特性和外部环境的非线性影响。
这使得系统的行为变得更加复杂，需要采用更加灵活和综合的方法来进行建模和分析。
4. 反馈机制：动态模型通常包含反馈机制，即系统的输出会影响系统的输入，从而产生反馈效应。
这种反馈机制可以使系统的行为变得更加复杂和多样化，同时也增加了系统的稳定性和鲁棒性。
通过分析反馈机制，我们可以预测系统的稳定状态和稳定性边界，并采取相应的措施来控制系统的行为。
5. 系统动力学：动态模型通常基于系统动力学理论进行构建和分析。
系统动力学是一种综合运筹学、控制论和信息论等多学科知识的方法，可以描述和分析复杂系统的行为和演化规律。
通过应用系统动力学方法，我们可以建立系统的数学模型，研究系统的稳定性和动态特性，并通过模拟和仿真来验证模型的有效性。
6. 预测和优化：动态模型可以用来预测系统的未来行为和优化系统的性能。
通过分析系统的历史数据和当前状态，我们可以建立系统的预测模型，预测系统未来的发展趋势和可能出现的问题。
同时，通过优化模型，我们可以找到系统的最优解，最大化系统的效益，并制定相应的决策和措施来改进系统的性能。
电气工程中的电力系统动态分析
电气工程中的电力系统动态分析在现代社会，电力如同血液一般在社会的机体中流淌，为我们的生活、工作和生产提供着源源不断的动力。
而电力系统，作为这一庞大能源传输和分配的网络，其稳定、高效的运行至关重要。
其中，电力系统动态分析是保障电力系统安全可靠运行的关键环节。
电力系统动态分析，简单来说，就是对电力系统在各种动态变化过程中的性能、行为和稳定性进行研究和评估。
这包括了从电力系统受到小的干扰，如负荷的轻微波动，到遭受严重故障，如短路、断线等情况下的系统响应。
为了更好地理解电力系统动态分析，我们首先要明白电力系统的构成。
一个典型的电力系统包括了发电、输电、变电、配电和用电等环节。
发电厂产生电能，通过输电线路将电能输送到变电站，经过降压后分配给用户。
在这个过程中，有各种各样的设备和元件，如发电机、变压器、输电线路、负荷等，它们相互作用，共同构成了一个复杂的动态系统。
当电力系统处于正常运行状态时，各部分的电压、电流、功率等参数都保持在一定的范围内。
然而，一旦系统受到干扰，比如突然增加或减少负荷，系统的参数就会发生变化。
这时，电力系统的动态特性就会表现出来。
例如，发电机的转速可能会发生变化，导致输出电压和频率的波动；输电线路上的电流和功率分布也会重新调整。
电力系统动态分析的一个重要方面是研究系统的稳定性。
稳定性可以分为暂态稳定性和小干扰稳定性。
暂态稳定性是指电力系统在遭受大干扰（如短路故障）后，能否在短时间内恢复到稳定运行状态。
小干扰稳定性则是指系统在受到小的干扰（如负荷的缓慢变化）时，能否保持稳定运行。
在暂态稳定性分析中，我们需要关注系统在故障发生后的瞬间变化。
例如，短路故障会导致电流急剧增大，电压大幅下降。
此时，发电机的电磁转矩和机械转矩之间会出现不平衡，可能导致发电机失去同步。
为了评估暂态稳定性，我们通常会使用数值仿真方法，如电磁暂态仿真和机电暂态仿真。
这些方法可以模拟系统在故障发生后的详细动态过程，帮助我们判断系统是否能够保持稳定。
第6章 系统动态分析与行为模型[1]
![第6章 系统动态分析与行为模型[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/663ebeba31b765ce050814f7.png)
状态图
➢ 日常生活中，事物状态的变化无处不在。 ➢ 面向对象分析与设计中，对象的状态、状态的转换、触
发状态转换的事件、对象对事件的响应(即事件的行为)等 都可以用状态图来描述。
状态图
➢ 状态图通过建立类对象的生命周期模型来描述对象随时 间变化的动态行为。
状态图
➢ 状态图（statechart diagram）：用来描述一个特定的 对象所有可能的状态，以及由于各种事件的发生而引起 状态之间的转移和变化。
• 序列（顺序、时序）图（Sequence Diagram）
• 协作图（Collabboration Diagram）
概述
➢ 行为图——主要用来设计程序的行为。 • 状态图（Statechart Diagram） • 活动图（Activity Diagram）
概述
动态分析模型包括下列模型图：
➢ 序列图 ➢ 协作图 ➢ 状态图 ➢ 活动图
概述
➢ 序列图:注重表达交互作用的时间顺序，没有明确表示对 象间的关系。
（对象之间的交互或对象外部的交互行为） ➢ 协作图：协作图注重表示对象间的关系，时间顺序可以
从消息的序号中获得。 ➢ 状态图：状态图主要描述系统行为的结果。 （表示对象内部的状态变化） ➢ 活动图：活动图主要描述系统动态行为的过程。
事件
➢ 信号事件（signalEvent) 信号是作为两个对象之间的通信媒介的命名的实体，信号的接收 是接收对象的一个事件。 发送对象明确地创建并初始化一个信号实例并把它送到一个或一 组对象。
事件
➢ 改变事件(ChangeEvent) 改变事件指的是依赖与特定属性值的布尔表达式所表示的条件满 足时，事件发生改变。 如： when(number<100)
西工大-现代控制理论课件
其状态变量的选取方法与之含单实极点时相同，可分别得出向量-矩阵形式的动态方程：
其对应的状态变量图如图（a），（b）所示。上面两式也存在对偶关系。
约当型动态方程状态变量图
西北工业大学自动化学院
*
控制系统的状态空间分析与综合
现代控制理论
202X年12月20日
引 论
经典控制理论: 数学模型:线性定常高阶微分方程和传递函数; 分析方法: 时域法(低阶1～3阶) 根轨迹法 频域法 适应领域:单输入－单输出（SISO）线性定常系统 缺 点:只能反映输入－输出间的外部特性，难以揭示系统内部的结构和运行状态。 现代控制理论： 数学模型:以一阶微分方程组成差分方程组表示的动态方程 分析方法:精准的时域分析法 适应领域：（1）多输入－多输出系统（MIMO、SISO、MISO、SIMO） （2）非线性系统 （3）时变系统 优越性：（1）能描述系统内部的运行状态 （2）便于考虑初始条件（与传递函数比较） （3）适用于多变量、非线性、时变等复杂大型控制系统 （4）便于计算机分析与计算 （5）便于性能的最优化设计与控制 内容：线性系统理论、最优控制、最优估计、系统辨识、自适应控制
已知：
为书写方便，常把连续系统和离散系统分别简记为S(A,B,C,D)和S(G,H,C,D)。
线性系统的结构图 ：线性系统的动态方程常用结构图表示。
图中，I为( )单位矩阵，s是拉普拉斯算子，z为单位延时算子。
讨论： 1、状态变量的独立性。 2、由于状态变量的选取不是唯一的，因此状态方程、输出方程、动态方程也都不是唯一的。但是，用独立变量所描述的系统的维数应该是唯一的，与状态变量的选取方法无关。 3、动态方程对于系统的描述是充分的和完整的，即系统中的任何一个变量均可用状态方程和输出方程来描述。 例1－1 试确定图8-5中（a）、（b）所示电路的独立状态变量。图中u、i分别是是输入电压和输入电流，y为输出电压，xi为电容器电压或电感器电流。
行为模型
一般一个同步消息必有一个配对的返回消息。 同步消息的接收者必须是一个被动对象。
同步消息的表示：
客户端与服务器联系后 ，即等待应答。 应答信息对客户端是较 重要的。 客户端可以确定服务器 确实处理了它的请求。
Web客户端
Web服务器
请求一个页面
同步消息的例子
同步方式的时间问题 。
如果供应商(计算价 格)和销售商(存储价 格)都需要1秒钟来处 理消息(不考虑网络 连接通讯时间)，至 少需要4秒。
时序图中大量的消息是异步消息。 异步消息的接收者必须是一个主动对象。 异步消息的表示：
异步消息的例子（1/2）
异步方式的时间问题 。 因为供应商不需要等 待销售商(存储价格) 的处理所以节省了2 秒钟时间。
供应商
计算新商 品1的价格
销售商
发送新商品1的价格
计算新商 品2的价格 发送新商品2的价格
放入处 理队列 或直接 处理
对象的动态合作关系？ 对象在生命周期内状态的变化？ 对象的操作的执行过程？
根据用例模型建立行为模型
用例模型
行为模型
交互图行为图Fra bibliotek时序图协作图
状态图
活动图
2、交互图
定义：对象之间的合作(协作)在UML里被称 作交互。交互是为了达到某一目的而在一 组对象之间进行消息传递的行为。
作用：交互是用于对软件系统为实现某一 功能而必须在一组对象之间必须实施的动 态行为进行建模。
激活
激活表示该对象被占用以完成某个任务， 去激活指的则是对象处于空隙状态、在等 待消息。 在时序图中，为了表示对象是激活的，将 对象的生命线拓宽成为矩形，称为激活条 。对象在激活条的顶部被激活，处于激活 状态；对象在完成自己的工作后被去激活 对象1 对象2 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
事件
信号事件（signalEvent) 信号是作为两个对象之间的通信媒介的命名的实体，信号的接收 是接收对象的一个事件。 发送对象明确地创建并初始化一个信号实例并把它送到一个或一 组对象。
事件
改变事件(ChangeEvent) 改变事件指的是依赖与特定属性值的布尔表达式所表示的条件满 足时，事件发生改变。 如： when(number<100)
事件
时间事件(TimeEvent) 时间事件是经过一定的时间或达到某个绝对时间后发生的事件。 如：after(2 seconds) / connectPrint
状态图的UML表示
8.监护条件（GuardCondition） 状态转换可能具有一个监护条件，监护条件是一个布尔表达式， 它是触发转换必须具备的条件。
找出类的操作及属性
针对每一个操作 可以找到下述可能用到的属性。 • 设定交易数据()： 申购日期、信托金额、扣款账号、凭证号码、 扣款日期、投资金额。 • 产生交易编号()：凭证号码。 • 设定状态()：扣款情况（正常扣款、暂停扣款、终止扣款）。 • 扣款()：交易金额（投资金额+手续费） • 累计失败次数()：失败次数 • 关闭定期定额交易()：终止日期、扣款情况（终止扣款）
“报废”等几种状态
简单状态
添加动作的状态
状态图的UML表示
1.状态名 状态名指的是状态的名字。 2.初始状态 每个状态图都应该有一个初始状态，它代表状态图的起始位置。 初始状态是一个伪状态（一个和普通状态有链接的假状态），对象不 可能保持在初始状态。 在UML中一个状态图只能有一个初始状态。
找出类的操作及属性
找出类的泛化关系
由于定期定额申购、单笔申购与申购交易之间有泛化关系，将共 同之处搬到申购交易处。
找出类的组合关系
定期定额申购与单期交易之间有组合关系，所以针对单期交易， 找到如下图所示的操作及属性。
操作、属性归还所属类
• 计算可申购单位数() 单期交易->申购交易 • 银行折扣 申购交易->银行分行 • 基金管理费 申购交易->基金 • 库存单位数 申购交易
第6章 系统动态分析与行为模型
概述
需求捕获——用例图
静态分析——类图、对象图
动态分析——序列图等
…
概述
动态分析模型描述系统的动态行为，显示对象在系统 运行期间不同时刻的动态交互，主要是建立系统的交互图 和行为图。
概述
交互图——对象之间的合作在UML里被称作交互。 交互体现了对象之间的作用、对象之间的联系。 • 序列（顺序、时序）图（Sequence Diagram）
一个机器的状态图
状态图的作用
状态图清晰地描述了状态转换时所必须触发的事件、监
护条件和动作等影响转换的因素，有利于程序员避免程
序中非法事件的进入。 状态图清晰地描述了状态之间的转换顺序，通过状态的 转换顺序可以清晰看出事件的执行顺序。 清晰的时间顺序有利于程序员在开发程序时避免出现事
件错序的情况。
状态图的UML表示
5.组合状态 嵌套在另外一个状态中的状态称之为子状态（sub-state），一 个含有子状态的状态被称作组合状态（Compound States）。
状态图的UML表示
5.历史状态 历史状态是一个伪状态，其目的是记住从组合状态中退出时所处 的子状态，当再次进入组合状态，可直接进入这个子状态，而不是再 次从组合状态的初态开始。
7.事件 一个事件的发生能触发状态的转换。UML中的事件有： 调用事件、信号事件、改变事件、时间事件。
事件
调用事件（CallEvent) 调用事件至少涉及两个及以上的对象，一个对象请求调用另一个 对象的操作。 调用事件一般为同步调用，也可以是异步调用。如果调用者需等 待操作的完成，则是同步调用，否则是异步调用。
操作、属性归还所属类
操作、属性归还所属类
活动图
活动图描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系， 有利于识别并行活动。活动图是一种特殊的状态图，它对于系统的功 能建模特别重要，强调对象间的控制流程。 • 活动图是一种表述过程基理、业务过程以及工作流的技术。 • 它可以用来对业务过程、工作流建模，也可以对用例实现甚至是程 序实现来建模
一个实体总是在有限的一段时间内保持一个状态。
状态图--状态
状态图中的状态一般是给定对象中的一组属性值。这组 属性值是对象所有属性的子集。 若对象的任何一个属性值都是一个状态，全部的状态构
成一个庞大的状态空间。
事实上，并非状态空间的每一个状态都是值得关注的。
在对系统建模时，我们只关心那些明显影响对象行为的
状态图实例
状态图实例
在一般的系统中，很少会直接实现状态图，常见方式是分析状态 图内的活动或动作归入类图，随后通过序列图的设计来间接落实状态 图。 针对每一张状态图，可以经由下述步骤，找到相关操作及属性。 • 状态内部的所有动作，以及所有转换，可以定义为操作。 • 所有动作及转换用到的数据，可以定义为属性。 • 与该类有泛化关系与组合关系的其他类，可以同时考虑他们的操作 及属性。 • 有些属性或操作可能是其他对象的，请将他们归还所属类。
活动图
活动图与流程图的区别
流程图着重描述处理过程，它的主要控制结构是顺序、分支和循环， 各个处理过程之间有严格的顺序和时间关系。 活动图描述的是对象活动的顺序关系所遵循的规则，它着重表现 的是系统的行为，而非系统的处理过程。 活动图能够表示并发活动的情形，而流程图不能。 活动图是面向对象的，而流程图是面向过程的。
状态图
日常生活中，事物状态的变化无处不在。 面向对象分析与设计中，对象的状态、状态的转换、触 发状态转换的事件、对象对事件的响应(即事件的行为)
等都可以用状态图来描述。
状态图
状态图通过建立类对象的生命周期模型来描述对象随时 间变化的动态行为。
状态图
状态图（statechart diagram）：用来描述一个特定的 对象所有可能的状态，以及由于各种事件的发生而引起 状态之间的转移和变化。
状态图的UML表示
5.历史状态 历史状态分为两种： 浅历史状态 只记住最外层组合状态历史 浅历史状态 可以记录任意深度的组合状态的历史。
状态图的UML表示
6.同步（并发） 同步是为了说明并发工作流的分支与汇合。
状态图的UML表示
7.判定
有判定示例
无判定示例
状态图的UML表示
7.判定
状态图的UML表示
属性，以及由它们表达的对象状态，而不理睬那些与对 象行为无关的状态。
状态图--状态
例：飞机对象 所有飞机的属性值的笛卡儿积构成了“飞机”对象庞大 的状态空间
飞机每飞行1km，就处 于一个全新的状态 飞机每使用1年就会处 于一个新的状态
状态图--状态
显然，列出对象的全部状态并绘制状态图是不现实的 （也没有必要）。 建模的时候只需要考虑与对象当前行为有关的属性状态
•
协作图（Collabboration Diagram）
概述
行为图——主要用来设计程序的行为。 • 状态图（Statechart Diagram）
•
活动图（Activity Diagram）
概述
动态分析模型包括下列模型图：
序列图
协作图
状态图 活动图
概述
序列图:注重表达交互作用的时间顺序，没有明确表示对 象间的关系。 （对象之间的交互或对象外部的交互行为） 协作图：协作图注重表示对象间的关系，时间顺序可以 从消息的序号中获得。 状态图：状态图主要描述系统行为的结果。 （表示对象内部的状态变化） 活动图：活动图主要描述系统动态行为的过程。
状态图通过判定可以更好地描述工作流因为不同的条件
发生的分支。
状态图的构成要素
状态图：由状态、转换、判定、同步、事件等组成：
状态图--状态
状态指的是对象在其生命周期中的一种状况，处于某 个特定状态中的对象必然会满足某些条件、执行某些动作 或者是等待某些事件。
状态用于对实体在其生命周期的各种状况进行建模，
状态图的UML表示
3.终止状态 终止状态是一个状态图的终点，一个状态图可以拥有一个或者多 个终止状态。对象可以保持在终止状态，但终止状态不可能有任何形 式的触发转换。 有些特殊的状态图，可以没有终止状态。
状态图的UML表示
4.入口动作和出口动作 在特定的状态下对象可执行的动作包括： 1. entry/EntryAction 进入状态时执行的动作 2.do/DoAction 状态激活时一直执行的动作 3.exit/ExitAction 离开状态时执行的动作
活动图
泳道
为了对活动的职责进行组织而在活动图中将活动状态分
为不同的组称为泳道。在活动图中，每个活动只能明确地属 于一个泳道，泳道明确地表示哪些活动是由哪些对象进行的。
活动图实例
活动图实例
即可。
状态图--状态
对“飞机”对象来说：
累计飞行10000km与15000km在行为上并无实质性的区别
建模时，也许系统关心的只是飞机的当前使用状况，如 飞行、着陆、机场停放、维修和报废等。 可以根据飞机使用的几种情况将建立状态图，其中可以 建立“飞行”、“着陆”、“机场停放”、“维修”、