系统工程理论、方法与应用绪论.ppt

建模与决策 系统思想的形成及演变——发展及成熟期 15世纪下半叶——近代科学兴起，形成了形而上学的思维方法； 19世纪上半叶——“三大发现”和自然科学的其他进步——产生了辩证唯物主义； 现代科学技术的发展——使系统思想定量化，电子计算机的产生等。 最早出现于希腊——部分组成的整体 美籍.奥地利理论生物学家——冯·贝塔朗菲，1937提出“系统是相互作用的诸要素的综合体” 我国系统学界对系统的定义——系统是由相互作用和相互依赖的若干部分要素结合而成的、具有特定功能的有机整体。 系统支配和控制要素 要素决定系统的功能 系统和要素的概念是相对的 1.1.3 系统的形态 1.自然系统和人造系统 2.实体系统和概念系统 3.封闭系统和开放系统 4.静态系统和动态系统 5.控制系统和因果系统 1.2 系统的特性 集合性 相关性 阶层性 整体性 目的性 环境适应性 1.3 系统理论概述 1.3.1一般系统论 1947年由奥地利生物学家贝塔朗菲创立。 贝塔朗菲在论述一般系统论原理时指出—— 为了认识事物的整体性，既要了解其各部分组成，更要了解它们之间的关系。 一般系统论来源于机体论，贝塔朗菲认为机械论有3各错误的观点： 其一是相加的观点，即把有机体分解为各要素，并以简单相加来描述有机体的功能；其二“机械”观点，把生命现象简单的比作机器，并认为“人即机器”；其三是被动反应的观点，认为有机体只有受到刺激时才能出现反应，否则静止不动。 一般系统论3个基本观点 系统观点 即一切有机体都是一个整体（系统）。整体是由部分结合而成的，其特性和功能不只是各部分特性和功能的简单相加的总和。认为系统是“相互作用的诸要素的复合体”。 动态观点 即一切有机体本身都处于积极的运动状态。一切生命现象始终处于积极活动的状态，有机体之所以能有组织的处于活动状态并保持其活力，是由于系统与环境不断地进行物质与能量的交换。 一般系统论3个基本观点 等级观点 即指各种有机体都按严格的等级组织起来。生物系统层次分明、等级森严，通过各层次逐级的组合，形成越来越高级、越来越庞大的系统。 系统就是由结构和功能组成的统一体。 一般系统论的特点 一般系统论属于逻辑和数学的领域，其任务是确立适用于各种系统的一般原则，为解决各种系统问题提供新的研究方法。 一般系统论用相互关联的综合性思维来取代分析事物的分散思维，突破了以往分析方法的局限性。 一般系统论可以帮助人们摒弃用简单方法来解决复杂系统的习惯。 1.3.2控制论 1948年，美国数学家维纳总结了前人的经验创立的。 控制论是研究系统调节与控制的一般规律的科学，为了实现系统自身的稳定和功能，系统需要取得、使用、保持及传递能量、材料和信息，需要对系统的各部分进行组织，那么怎样组织？ 便是控制论所要研究的问题。 控制论的3个发展过程： 20世纪50年代末期之前为第一阶段，称为经典控制论阶段——经典控制论主要是研究单输入和单输出的线性控制系统的一般规律，它建立了系统、信息、调节、控制、反馈等控制论的基本概念和分析方法。研究重点是反馈控制，主要应用与单机自动化。 20世纪50年代末期至70年代初期为第二阶段，称为现代控制阶段——现代控制论研究的对象是多输入和多输出的非线性控制系统，研究重点是最优控制、随机控制和自适应控制，主要应用于机组自动化和生物系统。 控制论的3个发展过程： 20世纪70年代之后为第三阶段，称为大系统理论阶段——大系统理论的主要研究对象是众多因素复杂的控制系统（如宏观经济系统、资源分配系统、生态系统等等）。 控制论研究的具体内容 1.最优控制论——现代控制论的核心 社会发展、科学技术的进步，各种控制系统日趋复杂和庞大，这些新的形势促使控制论进入多输入和多输出系统控制的现代化阶段，要求通过数学方法，采用动态的控制方式，解决众多大系统的设计和控制问题，实现系统最优化。 控制论研究的具体内容 2.自适应、自学习和自组织系统理论 自适应控制系统——能按照外界条件、环境的变化，自动调整其自身的结构或行为参数，以保持系统原有功能。 自学习控制系统——能按照自己运行过程中的经验来改进控制算法的能力的系统。它有“定式”和“非定式”两个方面。 自组织系统——能根据环境和运行经验来改变自身结构和行为参数的系统。自组织系统理论的主要目标是通过仿真、模拟人的神经网络和感觉器官的功能，探索人工智能的途径。 控制论研究的具体内容 3.模糊理论—— 在模糊数学的基础上形成的一种新型数学理论，主要用来解决一些不确定性的问题。 4.大系统论—— 大系统理论所要研究的问题，主要是大系统的最优化；研究对象是