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系 統 分 析 及 優 化
必修2 第三單元 82頁
板書 系 統 分 析 及 優 化
1.決策的方法： 經驗決策和科學決策
2.系統分析的含義
3.系統分析的一般步驟：
4、系統分析的主要原則
整體性原則:系統分析首先著眼于系統整體，要先分析整體，在分析部分；
科學性原則:運用科學方法和數學工具進行定量分析，
綜合性原則:系統分析總是為實現系統目標服務的。當存在多個目標時，需要綜合分析，統籌兼顧，
5系統的優化是指在給定的條件（約束條件）不可以人為調節的因素。
影響系統優化的因素是指對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。
有一個農夫帶一條狼、一只羊和一筐白菜過河。如果沒有農夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只夠農夫帶一樣東西過河。請你幫農夫解決難題？說說你們對該系統分析的過程？
一、系統分析的含義
1.決策的方法
決策方法有經驗決策和科學決策；
系統分析是一種科學決策的方法。
自行車嘎吱嘎吱的叫如何處理？
2.系統分析的含義
為了發揮系統的功能，實現系統的目標，運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗，并在此基礎上擬定一套有效處理步驟和程序，或對原來的系統提出改進方案的過程，就是系統分析。
系統分析的一般步驟可以描述為：
明確問題
設立目標
收集資料
制定方案
分析計算
評價比較
檢驗核實
作出決策
二、系統分析的一般步驟
案例分析
田忌賽馬
二、系統分析的一般步驟
1.整體性原則
系統分析首先著眼于系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。
三、系統分析的主要原則
案例分析
丁謂修復皇宮
三、系統分析的主要原則
2.科學性原則
系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具說服力。
三、系統分析的主要原則
注：設計者進行分析計算，
不能自動化設備分析計算。
案例分析： 利潤問題
某家具廠要安排一周的計劃，產品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及18小時工時；每周擁有木材板料600平方，可用工時400小時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子。假定所有產品都能銷售，那么該每周生產桌子和椅子分別為多少時，利潤最大？
案例分析
利潤問題
約束條件
四、系統的優化
3.綜合性原則
系統分析總是為實現系統目標服務的。當存在多個目標時，需要綜合分析，統籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
三、系統分析的主要原則
工廠生產的時候既要考慮質量，又要考慮成本；既要考慮效率又要考慮安全；統籌兼顧整體的多個目標。
1、煤給我們經濟發展提供動力的同時，也造成了土地塌陷，農民可利用耕地面積減少和耕地質量下降等問題。某地發現了一大型煤礦，且易開采，當地政府綜合考慮了多位專家的意見，決定近期內不予開采。請分析政府不予開采是運用了系統分析的（　　）。
A. 整體性原則 B. 科學性原則
C. 綜合性原則 D. 可行性原則
A
2、如圖所示是一款載人噴氣飛板,噴射口會噴射出高速氣流,將人推向空中;采用自平衡技術,通過自動調節噴氣推力的大小,控制飛行的速度與高度。下列關于該噴氣飛板的說法中錯誤的是（ ）
A.該飛板使用一段時間后,續航能力會大幅下降,體現了系統的動態性
B.控制芯片出現故障，導致噴氣飛板失控,體現了系統的整體性
C.設計時根據負重計算動力的功率,匹配相應的續航時間，體現了系統分析的綜合性原則
D.設計該飛板要先確定單人軍用標準，再分析控制、動力等系統,體現系統分析整體性原則
C
系統的優化是指在給定的條件（約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。
影響系統優化的因素是指對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。
四、系統的優化
案例分析： 利潤問題
某家具廠要安排一周的計劃，產品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時工時，制作一張椅子需6平方木板及18小時工時；每周擁有木材板料600平方，可用工時400小時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子。假定所有產品都能銷售，那么該每周生產桌子和椅子分別為多少時，利潤最大？
問題思考：
這里，系統需要進行最優化的目標是什么？
利潤受到哪些人為可調節的因素影響？
在這個利潤問題的系統中，又存在哪些不能人為解決的約束條件呢？
目標函數
小通準備對家里的電路系統進行升級改造并制定了優化目標。他請裝修公司完成該優化工程，雙方簽訂合同，工程款總額為10000元。請回答例3－4題。
3、裝修公司根據用電器功率的大小分別計算出每路電線的粗細規格，該方法遵循了系統分析的(　　)
A．科學性原則 B．綜合性原則
C．整體性原則 D．安全性原則
4、在該系統優化過程中，總額10000元屬于(　　)
A．優化目標 B．約束條件
C．目標函數 D．影響優化的因素
A
B
為使系統達到最優的目標而提出的求解方法稱為最優化方法。系統優化的方法是多樣的，但無論運用怎樣的優化方法，都需要經過若干次完善和驗證，才能得出最優解或滿意解。
數學模型
估算、試驗
最優解
滿意解
完善、驗證
四、系統的優化
一、系統分析的含義
二、系統分析的一般步驟
三、系統分析的主要原則
四、系統的優化
小 結
作業：完成練習一，上交！
通常，技術領域系統分析中較為常用的是系統的數學模型和框圖模型等。
系統分析方法一建 模
數學模型用數學公式、 圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數學模型。數學模型是系統分析中經常用到的一種工具， 人們將現實世界中的原型抽象概括成數學語言，運用已有數學方法分析求解，得出結論。
案例分析
利潤問題
約束條件
四、系統的優化
框圖模型用一個個封閉的小框圖代表系統的各個要素或子系統，在框圖內或框圖邊注明要素或子系統的名稱，按照系統的結構模式把它們排列安置于適當位置，用無向線段或有向線段把這些小框圖連接起來，以表示系統的基本結構框架，再用無向線段或有向線段表示系統與環境的聯系，這樣形成的圖形就叫系統的框圖模型。
在校園農業勞動實踐中，同學們為植物栽培設計了一個營養液循環控制系統（如圖a所示為系統框圖模型，如圖b所示為控制系統示意圖），該系統包括微控制器、環境感知部分、調節部分等。溫度傳感器、液位傳感器、PH值傳感器和流速計均安裝在栽培槽中。根據微控制器指令，加熱器與制冷器、蠕動泵、水泵聯合調節栽培槽中營養液的溫度、PH值、液位和流速。
9.下列關于該系統設計與分析的說法中不合理的是A.系統設計要從整體出發，以創建植物生長的最優營養液環境為目標B.系統設計要考慮液位控制與pH值控制之間的相互影響C.不能將該系統分解為溫度、液位等子系統進行設計D.系統分析過程中建立了系統框圖模型，屬于建模的分析方法

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