2 系统工程的基础理论与方法论 2.1 系统最优化理论
作为系统科学中技术基础理论之一的运筹学，是从系统总体角度寻找最优解的
数学工具，其主要分支有：数学规划（线性规划、整数规划、非线性规划、目标
规划、动态规划等）、对策论、决策论、排队论、库存论、博奕论、图与网络技
术等。
最优化是系统方法处理问题的基本方法之一，是从整体出发，实现系统最优
运行状态的根本保证，是系统工程处理问题的关键环节。
系统最优化是指系统在一定约束条件下，使目标函数实现最大（或最小）化，
它分为静态最优化和动态最优化两类。它是在系统目标分析、环境分析和系统预
测的基础上通过建立数学模型、数学模型的求解而实现系统的定量化，并为系统
运行在最优状态提供科学决策依据的过程和方法的总称。系统静态最优化是研究
系统在相对静止、平衡状态下的最优化问题，系统动态最优化是研究系统在运动、
变化状态下的最优化问题。
系统总是处在一定的环境条件之中，研究系统的目的，无非是使处在一定环
境条件限制下的系统在按某些目标评价时达到最优状态，因此最优化过程是指得
到系统在一定限制条件下达到评价目标极大值（极小值）方案的过程。该过程一
般包括：
（1）从系统思想出发对系统评价目标的定性和定量分析；
（2）对系统约束条件的定性和定量分析；
（3）建立系统模型；
（4）系统模型求解；
（5）对求解结果进行分析和系统因素变化时对求解结果影响的分析。 在系统最优化的过程中，以定性分析为指导，把系统目标、约束条件用数学
形式进行描述，建立数学模型并求解的方法叫最优化方法，应用最优化方法所建
立的模型叫最优化模型。其中，最优化方法是最优化过程的关键和核心，其中应
用最广泛的最优化方法就是数学规划。
数学规划是研究系统在一定约束条件下达到某一评价目标最大（或最小）的
一种决策方法。其关键是从系统思想出发，在定性分析的指导下建立数学规划模
型。数学规划就是在一定的约束条件下，寻找目标函数极值问题。
1 广西大学《信号与控制课群》实验报告
实验项目名称：二阶采样系统的瞬态响应和稳定性分析
序号 学号 姓名 实验台号 预习报告分数
1(组长)： L23
2(组员)：
3(组员)： 教师签字：
【贡献说明】在这里写上各组员对实验的贡献
【实验时间】#####
【实验地点】#####
1.掌握判断采样控制系统稳定性的充要条件。
2.了解采样周期T对系统的稳定性的影响及临界值的计算。
3.观察和分析采样控制系统在不同采样周期T时的瞬态响应曲线。
【实验设备与软件】
bACT试验台和虚拟示波器
2.MATLAB软件
3.Multisim软件
【实验原理】
1、简单闭环采样控制系统原理
这里以电机为对象进行电路模拟，传动系数为25，电机时间常数为0.5，输入电压到输出角度间的近似传递函数模型为：
2、在上框图中的)(sGh是采用“采样-保持器”组件LF398：
LF398具有将连续信号离散后以零阶保持器输出信号的功能。采样周期T等于输入至LF398八脚的脉冲周期，此脉冲由多谐振荡器发生的方波经单稳电路整形展宽产生，改变多谐振荡器的周期，即改变采样周期。 )15.0(25)(sssGp2 3、采样控制系统稳定性判据
本实验用于观察和分析在离散控制系统中采样周期T对系统的稳定性的影响。采样控制系统稳定性的充要条件是：系统特征方程的根必须在Z平面的单位圆内，特征方程式的根与采样周期T有关，只要特征根的模均小于1，则系统稳定。所以在实验时要选择合适的采样周期。正确接线后，用示波器测取不同采样周期进行实验。
【实验内容】
1）用有源放大模拟电路模拟永磁他励电枢控制式直流电机对象（Gp(s)），注意labACT上的有源放大器和电阻电容的资源。
2）计算使系统稳定的临界采样周期T，并用MATLAB/Simulink和Muitisim进行仿真。
3）根据闭环采样系统方框图，请自行设计相应的实验接线图。
电压采样原理
电压采样是指对电路中的电压进行采样和测量的过程，是电子技术中非常重要的一部分。在实际应用中，电压采样原理涉及到模拟信号的数字化、采样频率的选择、量化误差的控制等多个方面。本文将从电压采样的基本原理、采样定理、采样频率和量化误差等方面进行介绍。
首先，电压采样的基本原理是利用模拟-数字转换器（ADC）将模拟电压信号转换为数字信号。在电路中，模拟信号经过采样保持电路进行采样后，通过ADC转换为数字信号，然后再进行数字信号的处理和分析。这样可以实现对模拟信号的数字化处理，为后续的数字信号处理提供了基础。
其次，采样定理是电压采样中非常重要的理论基础。根据采样定理，为了能够准确地还原原始模拟信号，采样频率必须至少是模拟信号频率的两倍。这就是著名的奈奎斯特采样定理。如果采样频率低于奈奎斯特频率，就会出现混叠失真，导致无法准确还原原始信号。因此，在电压采样中，采样定理是需要严格遵守的。
另外，采样频率的选择对电压采样的精度和效果也有很大影响。一般来说，采样频率越高，可以还原的模拟信号频率范围就越宽，精度也越高。但是过高的采样频率会增加系统成本和功耗，因此需要在精度和成本之间进行权衡。在实际应用中，需要根据具体的采样要求和成本考虑，选择合适的采样频率。
最后，量化误差是电压采样中需要重点关注的问题之一。在ADC转换过程中，模拟信号被离散化为一系列的数字信号，这个过程中会产生一定的量化误差。量化误差会对采样信号的精度和准确性产生影响，因此需要通过合理的量化器设计和信号处理算法来降低量化误差，提高采样精度。
综上所述，电压采样原理涉及到模拟-数字转换、采样定理、采样频率和量化误差等多个方面。在实际应用中，需要充分理解和掌握这些原理，才能设计出高性能和高精度的电压采样系统。希望本文的介绍能够对电压采样原理有所帮助，谢谢阅读！
２００２年９月 第２３卷第９期 通信学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩＮＡ ＳＴＩＴＵＴＥ ０Ｆ Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ Ｖ０１．２３ ＮＯ．９ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００２
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基于信息理论的采样成像系统优化设计方法
迟学芬 ，石丈孝 ，韩昌元。，易志栋
（１．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００２１；２．吉林大学通信工程学院，吉林长春 １３００１２）
摘要：本文把信息论应用于采样成像系统中，用端到端的互信息量评价图像捕捉系统，研究光
电一体化系统优化设计方法。模拟系统设计参数，计算机仿真分析了采样成像系统中普遍存在的
欠采样噪声、光学成像系统的模糊效应以及二者之间的涨落、平衡，做出了基于互信息量的系统
评价仿真曲线，提出了光学成像系统与图像捕捉系统的匹配条件和优化设计方法。
关键词：互信息量；熵；欠采样噪声；空间频率响应
中图分类号：ＴＮ９１９．８２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—４３６Ｘ（２００２）０９—００８８—０６
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ—ｔｈｅｏｒｙ ｂａｓｅｄ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ
…－ ・ ｓａｍｐｌｅｄ。ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
ＣＨＩ Ｘｕｅ．ｆｅｎ。・ ，ＳＨＩ Ｗｅｎ．ｘｉａｏ ，ＨＡＮ Ｃｈｕｇ．ｙｕａｎ。，ＹＩ Ｚｈｉ．ｄｏｎｇ
（１．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ Ｆｉｎｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００２ １，Ｃｈｉｎａ
２ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，１３００１２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ｔｏ ｓａｍｐｌｅｄ—ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｅ ａｓｓｅｓｓ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ
