《系統(tǒng)工程學(xué) 講義3 系統(tǒng)工程理論》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第二章系統(tǒng)工程理論重要研究領(lǐng)域有耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、突變理論、混沌與分叉理論、自組織系統(tǒng)、超循環(huán)理論和有序與無序?！?-1經(jīng)典系統(tǒng)理論一、一般系統(tǒng)論（一）一般系統(tǒng)論產(chǎn)生過程一維科學(xué)時(shí)代，還原論，解決孤立問題二戰(zhàn)爆發(fā)，復(fù)雜的戰(zhàn)爭(zhēng)組織、復(fù)雜的戰(zhàn)爭(zhēng)資源管理和后勤保障問題向還原論方法提出了尖銳的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)論發(fā)展重要的標(biāo)志：貝塔朗菲的一般系統(tǒng)論現(xiàn)代系統(tǒng)論是在對(duì)生物學(xué)中的還原論和活力論的批判中誕生的。1937年，貝塔朗菲在芝加哥大學(xué)提出了一般系統(tǒng)論的概念。1945年，在《德國哲學(xué)周刊》上發(fā)表《關(guān)于一般系統(tǒng)論》直到19

2、47年和1948年，一般系統(tǒng)論才形成為一門嶄新的學(xué)科。貝塔朗菲認(rèn)為：生命首先是一個(gè)自我組織系統(tǒng)，作為有組織的復(fù)合體不斷經(jīng)歷著發(fā)展和展開，向著更高層次的分化前進(jìn)。作為整體它不能還原為部分，其發(fā)展了的形態(tài)與早先的形態(tài)有著質(zhì)的區(qū)別。而且有機(jī)體不是靜態(tài)的而是動(dòng)態(tài)的，不是封閉的而是開放的，不是被動(dòng)地等待反應(yīng)，而是自動(dòng)地主動(dòng)地尋求刺激。（二）一般系統(tǒng)論的基本觀點(diǎn)1.系統(tǒng)的整體性①要素和系統(tǒng)不可分割②系統(tǒng)整體的功能不等于各組成部分的功能之和。“非加和定律”③系統(tǒng)整體的質(zhì)不同于部分的質(zhì)。2.系統(tǒng)的開放性有機(jī)體之所以能夠保持

3、自身有序的、有組織的穩(wěn)定狀態(tài)，是由于系統(tǒng)與環(huán)境處于相互作用之中，系統(tǒng)與環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換，這就是開放系統(tǒng)。等結(jié)果性原理。開放系統(tǒng)可以保持自身的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和有序狀態(tài)，這正是系統(tǒng)目的性的表現(xiàn)。3.系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)相關(guān)性動(dòng)態(tài)相關(guān)性的實(shí)質(zhì)是揭示要素、系統(tǒng)和環(huán)境三者之間的關(guān)系及其對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的影響。4.系統(tǒng)的層次等級(jí)性結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，組織越有序，功能也越強(qiáng)。5.系統(tǒng)的有序性結(jié)構(gòu)有序性（空間）、發(fā)展有序性（時(shí)間）。二、控制論（一）控制論的產(chǎn)生與發(fā)展1947年，維納，控制論，Cybernetics1948年，《控制論》

4、定義控制論為“關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中的控制與通信的理論”?？刂普摰陌l(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：經(jīng)典控制理論時(shí)期。研究單因素控制系統(tǒng)，重點(diǎn)是反饋控制?，F(xiàn)代控制理論時(shí)期。研究多輸入、多輸出、高精度和參數(shù)時(shí)變，最優(yōu)控制。大系統(tǒng)理論控制時(shí)期。大系統(tǒng)多級(jí)遞階控制。（二）控制論的基本概念（三）控制論對(duì)系統(tǒng)方法的啟示黑箱——灰箱——白箱法黑箱法：人們無需或無法直接觀測(cè)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不打開系統(tǒng)“活體”，只能從外部的輸入和輸出去認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。黑箱永遠(yuǎn)有，白箱永不白。三、信息論（一）信息論的產(chǎn)生與發(fā)展1949年，C．E．香農(nóng)的《通信的數(shù)學(xué)理論

5、》基本內(nèi)容是研究信源、信宿、信道及編碼問題。分類：（1）狹義信息論：即申農(nóng)信息論。（2）一般信息論：通信問題。申農(nóng)信息論的局限性。（二）信息論的基本概念1信息定義兩次不定性之差，即不定性的減少的量。消息是信息的外殼，信息是消息的內(nèi)核。2信息概念的特點(diǎn)（1）信息具有知識(shí)秉性。（2）信息的使用價(jià)值具有相對(duì)性。（3）信息不守恒。3物質(zhì)、能量、信息的比較表現(xiàn)形式變化過程守恒熵物質(zhì)電子、細(xì)胞等擴(kuò)散、傳遞物質(zhì)不滅能量引力、熱等能量轉(zhuǎn)化、傳遞能量守恒熱力學(xué)第二定律信息信號(hào)等存儲(chǔ)、傳遞不守恒信息熵4.通信問題模型5.信息量

6、和信息熵反常的事件比正常的含信息量大，稀有事件比正常的含信息量大。以概率p發(fā)生的可能消息所包含的信息量為h=-log2p。信息熵：信源平均信息量設(shè)描述某一事件的消息源可能發(fā)出的消息為x=(x1,x2,…,xn)，而各可能消息是否會(huì)發(fā)出的概率為p1,p2,…,pn，并滿足歸一性條件，則信息熵為利用信息熵可以描述系統(tǒng)復(fù)雜性、組織狀態(tài)的不確定性和有序性?！?-2現(xiàn)代系統(tǒng)理論一、耗散結(jié)構(gòu)與協(xié)同學(xué)是系統(tǒng)科學(xué)中自組織理論的重要組成部分，研究自發(fā)形成的宏觀有序現(xiàn)象——自組織現(xiàn)象。（1）耗散結(jié)構(gòu)理論1起源（1）牛頓時(shí)間和梅

7、格森時(shí)間?！皶r(shí)間箭頭”沒有意義。進(jìn)化論和熱力學(xué)中，時(shí)間不可逆。熱傳導(dǎo)方程：“對(duì)稱破缺”物理學(xué)的困惑：牛頓力學(xué)電磁理論相對(duì)論量子力學(xué)具有時(shí)間反演不變性分子物理熱力學(xué)過程的不可逆性：系統(tǒng)的演化具有時(shí)間箭頭——熵增的方向。演化的世界靜止的世界力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)物理學(xué)的困惑（3）熱力學(xué)第二定律和熵一種表述：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不產(chǎn)生其它影響（熱傳導(dǎo)的不可逆性）。另一種：不可能從單一熱源中取熱使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其它影響。熵是混亂度（無序度）的量度。（2）退化與進(jìn)化退化，從有序狀態(tài)向無序狀態(tài)的轉(zhuǎn)

8、變。進(jìn)化則是向著更高有序狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。達(dá)爾文的進(jìn)化論：生物系統(tǒng)總是從簡(jiǎn)單、單一和均勻向復(fù)雜、多樣和不均勻演化。物資濃聚（形成資源）內(nèi)能投入（地殼以下提供負(fù)熵）廢物散熱（熵增）物質(zhì)組合（成型、加工）廢料廢料處理廢料產(chǎn)生太陽提供負(fù)熵資源生產(chǎn)的熵解（4）開放系統(tǒng)的熱力學(xué)第二定律系統(tǒng)的熵變化deS是系統(tǒng)與外界交換物質(zhì)和能量而引起的熵流，diS是系統(tǒng)內(nèi)部自發(fā)產(chǎn)生的熵diS>=0，但deS可正可負(fù)，若為正則加速系統(tǒng)趨向平衡態(tài)的