系统模型

更新时间:2022-11-20 17:33

系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述,它以某种确定的形式(如文字、符号、图表、实物、数学公式等)提供关于该系统的知识。

系统分析

系统分析产生于20世纪40年代末期的美国兰德公司,早期主要用于武器系统的成本效益分析,60年代后,开始用于社会经济系统。

系统分析是通过一系列步骤,帮助领导者选择最优方案的一种系统方法。

主要步骤有:研究领导者提出的整个问题,确定目标,建立方案,并且根据各个方案的可能结果,使用适当的方法比较各个方案,以便能够依靠专家的判断能力和经验处理问题。

系统分析的要素:

(1)目标;

(2)可行方案;

(3)费用(寿命周期总费用(LifeCycleCost));

(4)模型;

(5)效果(效益和有效性);

(6)准则(目标的具体化);

(7)结论(建议,不是决策)

5W1H是指:

(1)任务的对象是什么?即要干什么(What);

(2)这个任务何以需要?即为什么这样干(Why);

(3)它在什么时候和什么样的情况下使用?即何时干(When);

(4)使用的场所在哪里?即在何处干(Where);

(5)是以谁为对象的系统?即谁来干(Who);

(6)怎样才能解决问题?即如何干(How)。

模型特征

一方面,根据不同的研究目的,对同一系统可建立不同的系统模型,例如,根据研究需要,可建立RLC网络系统的传递函数模型或微分方程模型;另一方面,同一系统模型也可代表不同的系统,例如,对系统模型y = kx(k为常量),则:1 若k为弹簧系数,x为弹簧的伸长量,y为弹簧力大小,则该模型表示一个物理上的弹簧运动系统;2 若k为直线斜率,x、y分别为任意点的横坐标和纵坐标,则该模型表示一个数学上过原点的直线系统。

系统模型的特征有以下三个:

(1)它是现实系统的抽象或模仿;

(2)它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的;

(3)它集中体现了这些主要因素之间的关系。

模型分类

常用的系统模型通常可分为物理模型、文字模型和数学模型三类,其中物理模型与数学模型又可分为若干种,如图所示。

在所有模型中,通常普遍采用数学模型来分析系统工程问题,其原因在于:

(1)它是定量分析的基础;

(2)它是系统预测和决策的工具;

(3)它可变性好,适应性强,分析问题速度快,省时省钱,且便于使用计算机。

建模方法

根据系统对象的不同,则系统建模的方法可分为推理法、实验法、统计分析法、混合法和类似法。

根据系统特性的不同描述,则系统建模的方法可以有状态空间法、结构模型解析法(ISM)以及最小二乘估计法(LKL)等。其中,最小二乘估计法(LKL)是一种基于工程系统的统计学特征和动态辨识,寻求在小样本数据下克服较大观测误差参数估计方法,它属于动态建模范畴。

遵循原则

系统建模的遵循原则是:1 切题;2 模型结构清晰;3 精度要求适当;4尽量使用标准模型。

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