系统建模与分析
相关主题
- 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)。
10
3.1 系统模型概论
3. 为什么要用系统模型？ 人们认识客观世界的三种主要研究方法： 实验法、抽想法和模拟法 还基于： （1）系统开发的需要； （2）经济上的考虑； （3）安全上的考虑； （4）时间上的考虑； （5）系统模型易操作、易理解。
11
3.1 系统模型概论
4.为什么能用系统模型? 事物具有同型性（即相似规律）
19
(1) 即能较好反映S客观实际。 (2) (3)
系统建模与分析
第三章 系统建模与系统分析
2
第三章 系统建模与系统分析
• 系统的特性取决于系统组成部分及结构。 • 系统建模与系统分析是研究系统各组成部分之间的关 系、系统运行机理及其发展规律的重要方法。
3
主要内容
• • • • • • • • 3.1系统模型概述 3.2系统建模方法 3.3系统分析概述 3.4系统目标分析 3.5系统环境分析 3.6系统功能分析 3.7系统结构分析 3.8解析结构模型
6
3.1 系统模型概论
例3-1: 一个RC电路
(1) 考虑总电流 i 与分电流 i 1 、i 2 之间的关系，可建立数学 (2) 模型： i i1 i 2 (2) 考虑输入电压 u 1 与输出电压 u 2 之间的关系，可得到数 学模型(应用传递函数的算子阻抗即可得)：
1 // R2 u1 L1 u1 C 1 R1 R2 // C
使用年数小于 1 年的冰箱数等于该年内所购新冰箱数，即
x ( k 1 ) u ( k ) 0
综合上面的分析可以得到如下的模型
k1 ) 0 0 0 k) 1 0 x x 0( 0( 0 0 0 x ( k 1 ) x ( k ) 1 0 0 1 x k1 ) 0 0 x k)0u (k) 2( 10 2( x (k) 0 x (k1 0 ) 0 0 n 1 n n
18
2.各模型对系统的研究关系图
物理模型 系 统 实 体 模 型 比 较 模 型 模 拟 模 型 增加 1.研究速度 2.修改的方便性 5.费用 概 念 模 型 解 析 模 型 逻 辑 模 型 数学模型 网 络 模 型
Байду номын сангаас
图 像 与 表 格
信息 网络 与数 字化 模型
3.抽象性
4.现实感
增加 图3.1.1 系统模型图分类与特征比较
计算机模型的优点：
14
3.1.2系统模型的分类
表3.1.1 列出了系统模型的部分分类方法
分类原则 模型种类
抽象、实物 形象、类似、数学 观念性、数学、物理 理论、经验、混合 结构、性能、评价、最优化、网络 静态、动态 黑箱、白箱、 通用、专用 确定性、随机性、连续型、离散型 代数方程、微分方程、概率统计、逻辑
其中：符号∥表示两个元件并联。
7
3.1 系统模型概论
2. 特征:
• • • • •
模型是原型的反映。 适当的系统模型的三个特征： （ 1）是现实系统的抽象或模仿； （ 2）是由反映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。
8
3.1 系统模型概论
例3-2：耐用消费品新旧更替模型 考察一个国家某类耐用消费品（冰箱、洗衣机等）拥有情 况。假设家庭购买新冰箱并一直使用到其损坏或者报废，故任 一时刻，全国有一个用了不同时间的冰箱拥有量的分布，为建 立系统模型，做如下假定： （1）假定以一年为单位考察不同使用年限的冰箱的拥有量； （2）任何已使用了 i 年的冰箱至少还能使用一年的概率为
16
1、按模型的形式分类 按模型的形式，模型可以分为三大类： （2）数学模型 ①解析模型 ②逻辑模型 ③网络模型 ④图像与表格 ⑤信息网络与数学化模型：仿真模型
17
1、按模型的形式分类 按模型的形式，模型可以分为三大类： （3）概念模型 指任务书、明细表、说明书、技术报告、咨询报告等，以 及表达概念的示意图。
15
1 2 3 4
按建模材料不同 按与实体的关系 按模型表征信息的程度 按模型的构造方法 按模型的功能 按与时间的依赖关系 按是否描述系统内部特性 按模型的应用场合 数学模型的分类： （1）按变量形式分 （2）按变量之间的关系分
5 6 7 8 9
3.1.2系统模型的分类
1.按模型的形式分类 按模型的形式，模型可以分为三大类： （1）物理模型 所谓物理的，是广义的，具有物质的、具体的、形象的含义。 物理模型又可分为： ①实体模型，即系统本身。 比如：样本就是实体模型 ②比例模型，如飞机模型。 ③相似模型，指物理形式不同而具有相同的数学表达式。
i (对新冰箱可能较大，对旧冰箱可能较小)； （3）假设冰箱的最长寿命为 n 年；
（4）第k年新购买的冰箱数目为 u ( k ) 。
9
3.1 系统模型概论
根据上述假定，设 x i ( k 目， i 1 ,2 , ,n ，则
)
表示第 k 年使用了 i 年的冰箱数
x ( k 1 ) x ( k ) i 0 , 1 , , n 1 i 1 i i
4
3.1 系统模型概述
3.1.1系统模型的定义与特性
E=MC2
F=ma W=1/2mv2
1.定义： 系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，以某种确 定形式(文字、符号、图表、实物、数学公式等）提供关于该系 统的知识。
5
3.1 系统模型概论
理解： （1）系统模型一般不是系统对象本身，而是现实系统的描 述、模仿或抽象； （2）系统模型知识系统某一方面本质属性的描述； （3）系统模型反映实际系统的主要特征，高于实际系统而 具有同类问题的共性。
12
5.系统模型与数学模型
数学模型是抽象模型。
使用数学模型的好处：
是定量分析的基础； 是系统预测和决策的工具；
它可变性好，适应性强，分析问题速度快、 省时、省钱，便于使用计算机。
13
6.系统模型与计算机模型
计算机模型指使用计算机程序定义的模型。 可以做到既严格，又可行，能够在计算机上研究和预测系 统，通过计算实验来检验结果。
3.1 系统模型概论
3. 为什么要用系统模型？ 人们认识客观世界的三种主要研究方法： 实验法、抽想法和模拟法 还基于： （1）系统开发的需要； （2）经济上的考虑； （3）安全上的考虑； （4）时间上的考虑； （5）系统模型易操作、易理解。
11
3.1 系统模型概论
4.为什么能用系统模型? 事物具有同型性（即相似规律）
19
(1) 即能较好反映S客观实际。 (2) (3)
系统建模与分析
第三章 系统建模与系统分析
2
第三章 系统建模与系统分析
• 系统的特性取决于系统组成部分及结构。 • 系统建模与系统分析是研究系统各组成部分之间的关 系、系统运行机理及其发展规律的重要方法。
3
主要内容
• • • • • • • • 3.1系统模型概述 3.2系统建模方法 3.3系统分析概述 3.4系统目标分析 3.5系统环境分析 3.6系统功能分析 3.7系统结构分析 3.8解析结构模型
6
3.1 系统模型概论
例3-1: 一个RC电路
(1) 考虑总电流 i 与分电流 i 1 、i 2 之间的关系，可建立数学 (2) 模型： i i1 i 2 (2) 考虑输入电压 u 1 与输出电压 u 2 之间的关系，可得到数 学模型(应用传递函数的算子阻抗即可得)：
1 // R2 u1 L1 u1 C 1 R1 R2 // C
使用年数小于 1 年的冰箱数等于该年内所购新冰箱数，即
x ( k 1 ) u ( k ) 0
综合上面的分析可以得到如下的模型
k1 ) 0 0 0 k) 1 0 x x 0( 0( 0 0 0 x ( k 1 ) x ( k ) 1 0 0 1 x k1 ) 0 0 x k)0u (k) 2( 10 2( x (k) 0 x (k1 0 ) 0 0 n 1 n n
18
2.各模型对系统的研究关系图
物理模型 系 统 实 体 模 型 比 较 模 型 模 拟 模 型 增加 1.研究速度 2.修改的方便性 5.费用 概 念 模 型 解 析 模 型 逻 辑 模 型 数学模型 网 络 模 型
Байду номын сангаас
图 像 与 表 格
信息 网络 与数 字化 模型
3.抽象性
4.现实感
增加 图3.1.1 系统模型图分类与特征比较
计算机模型的优点：
14
3.1.2系统模型的分类
表3.1.1 列出了系统模型的部分分类方法
分类原则 模型种类
抽象、实物 形象、类似、数学 观念性、数学、物理 理论、经验、混合 结构、性能、评价、最优化、网络 静态、动态 黑箱、白箱、 通用、专用 确定性、随机性、连续型、离散型 代数方程、微分方程、概率统计、逻辑
其中：符号∥表示两个元件并联。
7
3.1 系统模型概论
2. 特征:
• • • • •
模型是原型的反映。 适当的系统模型的三个特征： （ 1）是现实系统的抽象或模仿； （ 2）是由反映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。
8
3.1 系统模型概论
例3-2：耐用消费品新旧更替模型 考察一个国家某类耐用消费品（冰箱、洗衣机等）拥有情 况。假设家庭购买新冰箱并一直使用到其损坏或者报废，故任 一时刻，全国有一个用了不同时间的冰箱拥有量的分布，为建 立系统模型，做如下假定： （1）假定以一年为单位考察不同使用年限的冰箱的拥有量； （2）任何已使用了 i 年的冰箱至少还能使用一年的概率为
16
1、按模型的形式分类 按模型的形式，模型可以分为三大类： （2）数学模型 ①解析模型 ②逻辑模型 ③网络模型 ④图像与表格 ⑤信息网络与数学化模型：仿真模型
17
1、按模型的形式分类 按模型的形式，模型可以分为三大类： （3）概念模型 指任务书、明细表、说明书、技术报告、咨询报告等，以 及表达概念的示意图。
15
1 2 3 4
按建模材料不同 按与实体的关系 按模型表征信息的程度 按模型的构造方法 按模型的功能 按与时间的依赖关系 按是否描述系统内部特性 按模型的应用场合 数学模型的分类： （1）按变量形式分 （2）按变量之间的关系分
5 6 7 8 9
3.1.2系统模型的分类
1.按模型的形式分类 按模型的形式，模型可以分为三大类： （1）物理模型 所谓物理的，是广义的，具有物质的、具体的、形象的含义。 物理模型又可分为： ①实体模型，即系统本身。 比如：样本就是实体模型 ②比例模型，如飞机模型。 ③相似模型，指物理形式不同而具有相同的数学表达式。
i (对新冰箱可能较大，对旧冰箱可能较小)； （3）假设冰箱的最长寿命为 n 年；
（4）第k年新购买的冰箱数目为 u ( k ) 。
9
3.1 系统模型概论
根据上述假定，设 x i ( k 目， i 1 ,2 , ,n ，则
)
表示第 k 年使用了 i 年的冰箱数
x ( k 1 ) x ( k ) i 0 , 1 , , n 1 i 1 i i
4
3.1 系统模型概述
3.1.1系统模型的定义与特性
E=MC2
F=ma W=1/2mv2
1.定义： 系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，以某种确 定形式(文字、符号、图表、实物、数学公式等）提供关于该系 统的知识。
5
3.1 系统模型概论
理解： （1）系统模型一般不是系统对象本身，而是现实系统的描 述、模仿或抽象； （2）系统模型知识系统某一方面本质属性的描述； （3）系统模型反映实际系统的主要特征，高于实际系统而 具有同类问题的共性。
12
5.系统模型与数学模型
数学模型是抽象模型。
使用数学模型的好处：
是定量分析的基础； 是系统预测和决策的工具；
它可变性好，适应性强，分析问题速度快、 省时、省钱，便于使用计算机。
13
6.系统模型与计算机模型
计算机模型指使用计算机程序定义的模型。 可以做到既严格，又可行，能够在计算机上研究和预测系 统，通过计算实验来检验结果。