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复习大纲-2015 第1章 系统工程概述 ※1925，美籍奥地利生物学家贝塔朗菲（Ludwing von Bertalanffy）提出系统论思想；1937年提出一般系统论(general systems theory ) 关系：系统思想-系统论-系统理论―――系统科学――（应用）系统工程 系统的定义： 吉布松：系统是互相作用的诸要素的整体化总和，其使命在于以协作方式来完成预定的功能。 萨多夫斯基：互相联系着并形成某种整体性统一体的诸元素按一定方式有秩序地排列在一起的集合(set)。 日本工业标准JIS：许多组成要素保持有机的秩序，向同一目标行动的事物 ※系统的必要条件：（1）由两个以上的要素(element)组成；（2）要素之间有有机联系；（3）有特定的功能(function)。 系统与要素的关系：（1）系统通过整体作用支配和控制要素；（2）要素通过相互作用决定系统的特性与功能；（3）系统和要素的概念是相对的。 ※系统的性质： 整体性：系统的整体（功能）不等于部分之和。 相关性：系统内各要素既相互作用又相互联系 目的性：系统具有一定的、多个的目的 环境适应性：系统适应外部环境的变化 启示：重视系统与环境的关系；协调系统与环境的关系。 一般系统论 系统的观点、动态的观点、等级的观点 ※性质：从系统整体与部分相互依赖、相互制约关系中揭示系统的特征与运动规律 控制论Cybernetics ※1948，美，维纳（Norbert Wiener） 控制论的定义： 维纳：关于在动物和机器中控制和通讯的科学 ※控制论是研究系统的调节与控制的一般规律的科学 ※控制论的发展 20C50’s末前：古典控制论（反馈feedback、调节adjustment、稳定性stability） 70’s初：现代控制论（modern control theory）（最优控制、自适应控制（指在环境条件还没有影响到控制对象之前就对其进行预测而去控制的一种方式。）） 至今：大系统理论（large scale system） ※自组织系统（self－organization）能根据环境变化和运行经验来改变自身结构和行为参数的系统。 信息论定义： ※研究信息传输和信息处理系统中一般规律的学科。 1948年，美，申农C.E. Shannon 狭义信息论：通讯与控制系统； 广义信息论：机器、生物、人类 信息的现代理解：事先不知道结果的消息 ※申农的定义：不确定度的减少 信息的度量 ※信息与熵（entropy）：信息量等于负熵 熵：系统无序（disorder）的程度。分布越均匀越无序。 ※耗散结构理论（dissipative structure theory） 70’s 比利时 普利高津 （I. Prigogine） ※耗散结构：远离平衡态的、稳定的、有序的结构 条件：远离平衡态的开放系统，通过与外界交换物质与能量，就可能从原来的无序状态转变为一种有序状态。 三类系统：孤立系统（isolated system）；封闭系统（能量）；开放系统 熵变化公式：ds（系统熵）＝des（外界熵）＋dis（内部熵） 热力学第二定律：dis0 ※涨落（fluctuation）:系统的某个变量或某种行为对平均值的偏离 小涨落（局部的、随机的涨落） 巨涨落：小涨落通过非线性的相干作用（反馈叠加）和连锁效应被迅速放大，形成的系统整体的涨落。 涨落破坏原有有序导致新的有序 ※协同学 synergetics 德 哈肯（Harmann Haken） 出发点：远离平衡态的开放系统如何达到有序 有序之源：协同效应－在复杂大系统内，各子系统的协同行为产生出的超越各要素自身的单独作用，从而形成系统的统一作用和联合作用。 核心－自组织理论。在一定的外部能量流和物质流输入的条件下，系统会通过大量子系统之间的协同作用，在自身涨落力的推动下达到新的有序结构。 特性：内在性与自主性。 支配原理（伺服理论）与序参量。快参量、慢参量 序参量：系统的状态变量 快参量：在临界处阻尼大，向原有平衡点快速衰减的变量 慢参量：平时运动慢，但在临界处出现临界无阻尼而快速增长并达到新状态的变量。 支配理论：快参量起次要作用，慢参量起支配作用 慢参量数量少，但驱使快参量运动。 突变论 1972 法 托姆（Rene Thom） Catastrophe Theory 从量的角度研究各种事物的不连续变化，并建立数学模型予以描述。 系统工程定义： 日本工业标准JIS8121，1967：系统工程是为了更好地达到系统目的，对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机构进行分析与设计的科学。 管理系统工程：