系统工程3--系统模型与仿真

plant simulation系统仿真与建模手册摘要：I.引言- 介绍plant simulation 系统仿真与建模手册的主题和目的II.plant simulation 系统仿真与建模的基本概念- 解释plant simulation 系统仿真与建模的基本概念- 说明plant simulation 系统仿真与建模的重要性III.plant simulation 系统仿真的步骤- 详述进行plant simulation 系统仿真的步骤- 强调每个步骤的重要性和注意事项IV.plant simulation 系统建模的方法- 介绍plant simulation 系统建模的方法- 说明每种方法的优缺点以及适用场景V.plant simulation 系统仿真的应用- 探讨plant simulation 系统仿真的各种应用- 分析plant simulation 系统仿真在各个领域的优势和效果VI.plant simulation 系统仿真的未来发展- 预测plant simulation 系统仿真的未来发展趋势- 提出未来可能的研究方向和应用场景VII.结论- 总结plant simulation 系统仿真与建模手册的主要内容- 强调plant simulation 系统仿真与建模在工程领域的重要性正文：I.引言plant simulation 系统仿真与建模手册旨在介绍plant simulation 系统仿真与建模的基本概念、步骤、方法和应用。

通过本手册，读者可以了解plant simulation 系统仿真与建模的重要性和实用性，掌握plant simulation 系统仿真的技能，提高工程领域的效率和质量。

II.plant simulation 系统仿真与建模的基本概念plant simulation 系统仿真与建模是指利用计算机技术模拟、分析和优化plant simulation 系统的过程。

第三章系统建模与系统分析( System Modeling & System Analysis )1、系统建模及其方法2、系统分析及其方法目的：了解系统模型及建模方法掌握系统分析的基本方法3.1 系统模型第三章系统建模与系统分一、系统模型的定义与特性1.定义系统模型是对一个系统以某种确定形式( 文字、符号、图表、实物、数学公式等)进行描述、模仿和抽象，它反映系统的物理本质与主要特征。

..同一个系统根据不同的研究目的，可以建立不同的系统模型..同一个模型可以描述不同的系统。

2.特征..它是现实系统的抽象或模仿..它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；..它集中体现了这些主要因素之间的关系。

例3-1 ：耐用消费品新旧更替模型研究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。

.假定以一年为单位考察不同使用年限的冰箱的拥有量。

.任何已使用了i年的冰箱至少还能使用一年的概率为仇.假设冰箱的最长寿命为n 年.第k 年新购买的冰箱数目为u(k).、为什么要用系统模型..经济、方便、快速、安全..可以对“思想”或“政策”试验..可以导致对科学规律、理论、原理的发现。

..系统模型的作用是局限的实际系统模型模型化实验、分析比较现实意义解释结论三、系统模型的分类1. 按模型的形式分类实体、比例、模拟模型解析、逻网络、图物理模型概念模型数学模型任务书、说明书技术报告物理模型数学模型物理模型数学模型概念模型网络模型图表模型逻辑模型解析模型比例模型模拟模型实体模型系统增加研究的速度现实性减修改的方便性建模时抽象性建模费2. 按其它方式分类按相似程度分同构模型同态模型按结构特性分形象模型模拟模型符号模型数学模型启发式模型按对对象的了解程度分白箱模型黑箱模型灰箱模型四、数学模型的优势数学模型——使用最广泛的模型..定量分析的基础；..它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，便于计算机处理。

第一章系统工程概述（一）系统工程的产生、发展及应用识记：系统理论的形成与发展控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论，“信息”与“控制”等是其核心概念。

它是继一般系统论之后，由数学家维纳在20世纪40年代创立的。

信息论是研究信息的提取、变换、存储与流通等特点和规律的理论（二）系统工程的研究对象识记：系统的定义系统是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成、具有特定功能、结构和环境的整体。

有以下四个要点：（1）系统及要素。

系统是由两个以上要素组成的整体，构成这个整体的各个要素可以是单个事物（元素），也可以是一群事物组成的分系统、子系统等。

（2）系统和环境。

任一系统又是它所属的一个更大系统（环境或超系统）的组成部分，并与其相互作用，保持较为密切的输入输出关系。

（3）系统的结构。

在构成系统的诸要素之间存在着一定的有机联系，这样在系统的内部形成一定的结构和秩序。

（4）系统的功能。

任何系统都应有其存在的作用和价值，在其运作的具体目的，也即都有其特定的功能。

识记：系统的类型认识系统的类型，有助于人们在实际工作中对系统工程对象系统的性质有进一步的了解并进行分析。

（1）自然系统与人造系统自然系统是主要由自然物（动物、植物、矿物、水资源等）所自然形成的系统，像海洋系统、矿藏系统等。

人造系统是根据特定的目标，通过人的主观努力所建成的系统，如生产系统、管理系统等。

实际上，大多数系统是自然系统和人造系统的复合系统。

近年来，系统工程越来越注意从自然系统的中探讨和研究人造系统。

（2）实体系统与概念系统凡是以矿物、生物、机械和人群等实体为基本要素所组成的系统称之为实体系统；凡是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等概念性的非物质要素所构成的系统称为概念系统。

在实际生活中，实体系统和概念系统在多数情况下是结合在一起的。

实体系统是概念系统的物质基础；而概念系统往往是实体系统的中枢神经，指导实体系统的行动或为之服务。

系统建模与仿真概述System Modeling and Simulation第一章系统建模与仿真概述主要内容•系统与模型-系统建模-系统仿真•系统建模与仿真技术14系统与模型1.1.1系统1.系统的广义定义：x由相互联系、相互制约、相互依存的若干组成部分（要素）结合起来在一起形成的具有特定功能和运动规律的有机整体。

举例：宇宙世界，原子分子，电炉温度调节系统, 商品销售系统，等等。

例一：电炉温度调节系统例二：商品销售系统经理部［市场部I I采购部仓储部销售部I14系统与模型2系统的特性：1）系统是实体的集合+实体是指组成系统的具体对象例如：电炉调节系统中的比校器、调节器、电炉、温度计。

商品销售系统中的经理、部门、商品、货币、仓库等。

+实体具有一定的相对独立性，又相互联系构成一个整体，即系统。

14系统与模型2）组成系统的实体具有一定的属性属性是指实体所具有的全部有效性，例如状态、参数等。

在电炉温度调芒系统中，温度、温度偏差. 电压等都是属性。

在商品销售系统中，部门的属性有人员的数董、职能范围，商品的属性有生产日期、进货价格.销售日期.售价等等。

X系统处于活动之中+活动是指实体随时间的推移而发生属性变化。

例如: 电炉温度调节系统中的主要活动是控制电压的变化, 而商品销售系统中的主要活动有库存商品数量的变化、零售商品价格的增长等。

14系统当摆型X系统三要素：实体、属性与活动。

系统是在不断地运动、发展、变化的；系统不是孤立存在的；系统边界的划分在很大程度上取决于系统研究的目的。

系统研究：系统分析、系统综合和系统预测O 系统描述：同态、同构+同态：系统与模型之间行为的相似（低级阶段）同构：系统与模型之间结构的相似（高级阶段）同态与同构建模+同构系统：对外部激励具有同样反应的系统十同态系统：两个系统只有少数具有代表性的输入输出相対应14系统与模型——3.系统的分类X按照系统特性分类：+工程系统（物理系统）：为了满足某种需要或实现某个预定的功能，采用某种手段构造而成的系统，如机械系统、电气系统等。

系统的模型、仿真与优化三者之间的关系宇宙间任何复杂的事物都是由系统构成的，简单的、复杂的；单一的、交织的等。

人类社会文明的进步必然要跟世间的万物发生关系，这也就表明人们会不可避免的跟万物间的系统发生干涉，包括对系统的认识、了解、改造等。

当然，想要改造系统，或者创造一个新生的系统，很多时候并不能理想的去直接与所要干涉的系统工程发生关系，因为有时候所涉及的系统往往过于复杂或者抽象。

因此，通过建立一个可以直观感知，甚至是触碰的系统模型，并在对模型的研究中得出一些对原始系统的结论似乎是一种更为行之有效的办法。

对系统改造的最终目的是为了实现系统的最优化，从而输出最优解。

由于系统的某些实际原因使得不能对系统直接进行研究，因此需要建立系统模型，并通过对模型系统的仿真，从而得出实际系统的最优解。

由此看来：建立合理的系统模型是一切系统活动的前提；对模型系统的仿真是系统研究的手段；而使系统最优化并得出系统的最优解则是这一系列系统活动的最终目的。

系统模型是指以某种确定的形式（如文字、符号、图表、实物、数学公式等），对系统某一方面本质属性的描述。

对系统模型而言：一方面，根据不同的研究目的，可对同一系统可建立不同的系统模型，另一方面，同一系统模型也可代表不同的系统。

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。

因此，要想更贴近实际的对一个系统进行研究就必须建立一个合理的系统模型。

系统仿真，就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。

其利用计算机来运行仿真模型，模拟系统的运行状态及其变化的过程，并通过对仿真运行过程的观察和统计，得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特性，以此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性能。

系统工程手册中文摘要：一、引言1.系统工程概念介绍2.系统工程在现代社会的重要性3.本书的目的与结构二、系统思维与方法1.系统思维的定义与特点2.系统方法论的基本原则3.系统分析与设计的方法三、系统工程的基本理论1.系统工程的理论体系2.系统模型与建模方法3.系统仿真与优化技术四、系统工程的实践应用1.工程项目管理2.企业信息系统建设3.复杂系统设计与运行五、系统工程的未来发展趋势1.系统工程在新兴领域的应用2.系统工程的智能化发展3.系统工程对我国经济社会发展的影响正文：一、引言系统工程是一门跨学科的综合性工程技术，它以系统为对象，运用系统思维与方法，对复杂系统进行分析和设计。

随着现代社会的发展，系统工程在工程、管理、信息科学等领域发挥着越来越重要的作用。

为了帮助广大读者更好地了解和应用系统工程，我们编写了这本《系统工程手册》。

本书旨在提供一个全面、实用的系统工程知识体系，帮助读者掌握系统工程的基本理论和实践方法，以应对不断变化的社会挑战。

二、系统思维与方法系统思维是一种以整体、联系、动态、综合的观念来认识和处理问题的思维方式。

它要求人们在分析和解决问题时，不仅要关注局部，还要关注整体；不仅要关注当前，还要关注长远；不仅要关注现象，还要关注本质。

系统思维的特点包括整体性、结构性、层次性、相关性、动态性等。

系统方法论是运用系统思维来解决实际问题的方法。

它包括以下基本原则：1.从整体出发，关注系统的整体功能和目标；2.采用定性分析和定量分析相结合的方法，对系统进行综合评价；3.坚持动态的观点，分析系统的发展变化趋势；4.保持反馈，保持系统内部各个部分之间的协调与平衡；5.优化系统结构，提高系统性能。

系统分析与设计是系统工程的核心任务之一。

它通过对系统的功能、结构、性能、成本等方面进行详细分析，为系统设计提供依据。

系统分析与设计的方法包括结构分析法、功能分析法、系统优化法等。

三、系统工程的基本理论系统工程的理论体系包括系统论、信息论、控制论、管理科学、运筹学等。

病菌传染人数动态变化模型的仿真专业：机械电子工程姓名：王勇（10S030039）日期：2010年11月8日摘要本文利用已知的模型，运用MATLAB中Simulink工具箱对模型进行的准确的描述，然后进行仿真分析。

Simulink的每个子模型库包含有相应的功能模块，用户也可以定制和创建用户自已的模块,模型化图形输入是Simulink提供了一些按功能分类的基本的系统模块，通过对这些基本模块的调用，再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型，进而进行仿真与分析。

通过分析对传染情况有了准确的了解，利于对传染情况的控制。

关键字:建模,MATLAB/Simulink,分析AbstractThis paper using the known model, using MATLAB Simulink toolbox of model of accurate description, then the simulation analysis.Each submode Simulink this repository contains a corresponding function module, users can also customize and create user own module, modeling graph input is Simulink provides some according to the basic function classification system module, through to these basic modules calls, and then connect them up can form required system model, and then, a simulation and analysis.Through the analysis of infectious diseases have accurate understanding, benefit of infection status of control.Keywords：Modeling，MATLAB/Simulink，Analysis引言传染病是致病性(微)生物在人与人、动物与人及动物与动物之间相互传播的疾病,其流行既有隐蔽性又有突发性.不论急性还是慢性传染病都给人类健康带来极大灾难、给社会经济发展造成很大的损失。

系统建模与仿真习题二及答案1. 考虑如图所示的典型反馈控制系统框图(1)假设各个子传递函数模型为66.031.05.02)(232++-+=s s s s s G ，s s s G c 610)(+=，21)(+=s s H 分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法求该系统的传递函数模型。

(2) 假设系统的受控对象模型为s e s s s G 23)1(12)(-+=，控制器模型为 ss s G c 32)(+=，并假设系统是单位负反馈，分别用feedback （）函数以及G*Gc/(1+G*Gc*H)（要最小实现）方法能求出该系统的传递函数模型？如果不能，请近似该模型。

解：（1）clc;clear;G=tf([2 0 0.5],[1 -0.1 3 0.66]);Gc=tf([10 6],[1 0]);H=tf(1,[1 2]);G1=feedback(G*Gc,H)G2=G*Gc/(1+G*Gc*H)Gmin=minreal(G2)结果：Transfer function:20 s^4 + 52 s^3 + 29 s^2 + 13 s + 6s^5 + 1.9 s^4 + 22.8 s^3 + 18.66 s^2 + 6.32 s + 3Transfer function:20 s^8 + 50 s^7 + 83.8 s^6 + 179.3 s^5 + 126 s^4 + 57.54 s^3 + 26.58 s^2 + 3.96 ss^9 + 1.8 s^8 + 25.61 s^7 + 22.74 s^6 + 74.11 s^5 + 73.4 s^4 + 30.98 s^3+ 13.17 s^2 + 1.98 s Transfer function:20 s^4 + 52 s^3 + 29 s^2 + 13 s + 6s^5 + 1.9 s^4 + 22.8 s^3 + 18.66 s^2 + 6.32 s + 3(2)由于s c e s s s s G s G 232)1(3624)(*)(-++= 方法1：将s e 2-转换为近似多项式。