系統模型

系統模型

系統模型是一個系統某一方面本質屬性的描述,它以某種確定的形式(如文字、符號、圖表、實物、數學公式等)提供關於該系統的知識。

系統模型一般不是系統對象本身而是現實系統的描述、模仿和抽象。如:地球儀是地球原型的本質和特徵的一種近似或集中反映。系統模型是由反映系統本質或特徵的主要因素構成的。系統模型集中體現了這些主要因素之間的關係。

基本介紹

  • 中文名:系統模型
  • 要求:現實性、簡明性、標準化
  • 建模方法推理法、實驗法等
  • 分類物理模型、文字模型等
系統分析,模型特徵,模型分類,建模方法,遵循原則,

系統分析

系統分析產生於20世紀40年代末期的美國蘭德公司,早期主要用於武器系統的成本效益分析,60年代後,開始用於社會經濟系統。
系統分析是通過一系列步驟,幫助領導者選擇最優方案的一種系統方法。
主要步驟有:研究領導者提出的整個問題,確定目標,建立方案,並且根據各個方案的可能結果,使用適當的方法比較各個方案,以便能夠依靠專家的判斷能力和經驗處理問題。
系統分析的要素:
(1)目標;
(2)可行方案;
(3)費用(壽命周期總費用(LifeCycleCost));
(4)模型;
(5)效果(效益和有效性);
(6)準則(目標的具體化);
(7)結論(建議,不是決策)
5W1H是指:
(1)任務的對象是什麼?即要乾什麼(What);
(2)這個任務何以需要?即為什麼這樣乾(Why);
(3)它在什麼時候和什麼樣的情況下使用?即何時乾(When);
(4)使用的場所在哪裡?即在何處乾(Where);
(5)是以誰為對象的系統?即誰來乾(Who);
(6)怎樣才能解決問題?即如何乾(How)。

模型特徵

一方面,根據不同的研究目的,對同一系統可建立不同的系統模型,例如,根據研究需要,可建立RLC網路系統的傳遞函式模型或微分方程模型;另一方面,同一系統模型也可代表不同的系統,例如,對系統模型y = kx(k為常量),則:1 若k為彈簧係數x為彈簧的伸長量,y為彈簧力大小,則該模型表示一個物理上的彈簧運動系統;2 若k為直線斜率,xy分別為任意點的橫坐標和縱坐標,則該模型表示一個數學上過原點的直線系統。
系統模型的特徵有以下三個:
(1)它是現實系統的抽象或模仿;
(2)它是由反映系統本質或特徵的主要因素構成的;
(3)它集中體現了這些主要因素之間的關係。

模型分類

常用的系統模型通常可分為物理模型、文字模型和數學模型三類,其中物理模型與數學模型又可分為若干種,如圖所示。
在所有模型中,通常普遍採用數學模型來分析系統工程問題,其原因在於:
(1)它是定量分析的基礎;
(2)它是系統預測和決策的工具;
(3)它可變性好,適應性強,分析問題速度快,省時省錢,且便於使用計算機。

建模方法

根據系統對象的不同,則系統建模的方法可分為推理法、實驗法、統計分析法、混合法和類似法。
根據系統特性的不同描述,則系統建模的方法可以有狀態空間法、結構模型解析法(ISM)以及最小二乘估計法(LKL)等。其中,最小二乘估計法(LKL)是一種基於工程系統的統計學特徵和動態辨識,尋求在小樣本數據下克服較大觀測誤差參數估計方法,它屬於動態建模範疇。

遵循原則

系統建模的遵循原則是:1 切題;2 模型結構清晰;3 精度要求適當;4儘量使用標準模型。

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