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车辆系统仿真理论与实践:离散时间系统与生命系统研究方法

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:同时,离散时间系统、集中参数系统和分布参数系统的研究方法是控制论,而离散事件系统的研究方法是排队论和运筹论。也就是说,从系统仿真研究的角度,根据描述形式和研究方法的不同,将系统区分为连续系统和离散事件系统两大类。确定研究目的后才能确定哪些属于系统内部因素、哪些属于系统外部环境。生命系统就是与环境进行物质交换的开放系统。

车辆系统仿真理论与实践:离散时间系统与生命系统研究方法

系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、互相作用、互相依存的所有物体的集合,其基本特征为:整体性、相关性。首先,必须明确系统的整体性。也就是说,系统是一个整体,它的各部分是不可分割的。例如,一个工厂系统由管理部门、原材料仓库、生产车间及销售部门所组成,缺少其中之一,也就无法构成一个系统了。其次,要明确系统的相关性。系统内部各物体相互之间以一定规律联系着,它们的特定关系形成了具有特定性能的系统。例如,工厂的各部门都围绕着特定产品市场组织用户的订货、原材料采购、生产和销售,既相互依存又相互制约,按某一平衡关系运动着。

任何系统都存在3个方面需要研究的内容,即实体、属性和活动。

(1)实体:存在于系统中的每一项确定的物体。

(2)属性:实体所具有的每一项有效的特征。

(3)活动:导致系统状态发生变化的一个过程。活动是在一段时间发生的情况,活动反映了系统的变化规律。

实体具有数不清的层次和特征,能反映实体的一切特征和运动规律的东西,只能是实体本身。因此,无论用什么方法来研究系统,最终均应该用系统的实体来加以检验。由存在系统内部的实体、属性和活动组成的整体称为系统的状态,处于平衡状态的系统称为静态系统,状态随时间不断变化着的系统称为动态系统。

在自然界中存在各种系统,有的完全由自然物构成,如星际系统、海洋系统、生态系统等;有的则由人工制造的各种物体所组成,如各种工程系统、社会经济系统等。系统的分类方法很多,按照不同分类方法可以得到各种类型的系统。按系统的生命特征可分为生命系统和非生命系统。按系统的物理特征可分为工程系统和非工程系统,电气机械化工、声学、热学等系统都属于工程系统,社会、经济、交通、管理、生态等系统属于非工程系统。按系统的状态变化是否连续可分为连续系统、离散系统及连续/离散混合系统,连续系统的状态变量是连续变化的,包括集中参数系统(如动力学系统和生态系统)和分布参数系统(如物理和工程领域中场的问题);离散系统包括离散时间系统(如采样数据系统)和离散事件系统(如社会、经济、军事运筹和有限资源竞争问题);混合系统(如含指挥决策的多武器作战系统)则是由连续系统和离散事件系统组成。虽然采样数据系统一类的离散时间系统的变量是间断的,但是它和连续系统具有相似的性能,它们的模型都能用方程的形式加以描述。例如,采样数据系统在一定的采样频率(如1000次/s、10000次/s等)下所测得的数据是间断的,而被测系统是连续的。离散事件系统一般带有随机性,即事件的发生不是确定性的,而是遵循某种概率分布,它的模型不能用方程的形式描述。同时,离散时间系统、集中参数系统和分布参数系统的研究方法是控制论,而离散事件系统的研究方法是排队论和运筹论。也就是说,从系统仿真研究的角度,根据描述形式和研究方法的不同,将系统区分为连续系统和离散事件系统两大类。

下面介绍与系统有关的常用术语。

(1)系统环境:影响系统而又不受该系统直接控制的全部外界因素的集合。(www.xing528.com)

(2)系统边界:为了限制所研究问题涉及的范围,一般用系统边界把被研究的系统与系统环境区分开来。一些系统经常会受到系统外界因素变化的影响,如人类社会的活动可以改变生态环境,而生态环境的变化同样影响人类社会的发展。在建立系统模型时,要注意正确划清系统边界,边界的确定要根据研究问题的目的而定。确定研究目的后才能确定哪些属于系统内部因素、哪些属于系统外部环境。

(3)内生活动:系统内部发生的活动。

(4)外生活动:在系统环境中发生的对系统有影响的活动。

(5)封闭系统:没有外生活动的系统。

(6)开放系统:含有外生活动的系统。生命系统就是与环境进行物质交换的开放系统。

(7)大系统、复杂系统:规模庞大、功能结构复杂、交联信息多的系统。分析、研究、设计这种系统的基本理论是大系统理论。

建立系统概念的目的在于深入认识并掌握系统的运动规律,不仅要定性地了解系统,还要定量地分析、综合系统,以便比较准确地解决工程、现代社会和自然中的种种复杂问题,获得更大的效益。定量地分析、综合系统的有效方法是模型法。

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