必修2 第三单元 系统及其设计-【导与练】2024高考通用技术一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（浙江专用）

第三单元　系统及其设计 一、系统及其特性 二、系统分析与设计 三、系统设计的优化与实现 一、系统及其特性 一、认识系统及其构成 1.系统的定义:由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。 2.构成系统必须具备的三个条件 (1)至少要有两个或两个以上的要素(部分)。 (2)要素(部分)之间相互联系、相互作用,按照一定方式形成一个整体。 (3)整体具有的功能是各个要素(部分)所不具备的。 3.子系统:系统有大有小,有简单有复杂。大型的复杂系统又可以划分为若干子系统。系统与子系统的界定和划分根据研究的需要而确定。 二、辨析系统的基本特性 1.整体性:是系统最基本的特性,也是观察和分析系统最基本的思想和方法。系统的任何一个要素(部分)发生变化或出现故障时,都会影响其他要素(部分)或整体功能的发挥。 2.相关性:组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。 3.目的性:任何系统都服务于某种目的,都要实现一定的功能,这是区别不同系统的标志。系统的目的一般通过更具体的目标来体现。 4.动态性:任何事物都是不断变化的。系统都是动态的,处在运动变化和发展之中。 5.环境适应性:系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换,外界环境的变化会引起系统特性的改变,并相应地引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。 二、系统分析与设计 一、探究系统分析的一般过程和基本方法 1.系统分析一般是从系统的整体功能出发,全面地思考与解决问题。 (1)系统分析的目标:发挥系统的功能,实现系统的目标。 (2)系统分析采用的方法:运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验。 (3)系统分析的结果:拟订一套有效的处理步骤和程序,或对原有的系统提出改进方案。 2.系统分析的一般过程:①明确问题、设立目标;②收集资料、制订方案;③分析计算、评价比较;④检验核实、作出决策。 3.系统分析中常用的模型 数学模型 ①含义:用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型。 ②特点:数学模型突出事物的主要因素,舍弃事物的次要因素,便于抓住事物的本质进行分析研究 框图模型 ①含义:用一个个封闭的小框图代表系统的各个要素或子系统,在框图内或框图边注明要素或子系统的名称,按照系统的结构模式把它们排列安置于适当位置,用无向线段或有向线段把这些小框图连接起来,以表示系统的基本结构框架,再用无向线段或有向线段表示系统与环境的联系,这样形成的图形就叫系统的框图模型。 ②最简单的框图模型:输入—输出模型,也叫系统的概念模型。它把系统内在的要素与结构简化为一个矩形方框,把环境对系统的作用统称为输入,把系统对环境的作用统称为输出。 输入→系统→输出 从系统运行的角度来看,系统和环境之间是一种刺激和响应关系,输入是环境对系统的刺激,输出是系统对这种刺激做出的响应,描述系统就是在描述这种刺激和响应的关系。 外部刺激是条件,响应是系统回应环境的行为对策,人们描述系统所关注的就是条件与对策之间的各种可能的对应关系,即如果外部出现什么情况,系统就回应什么行动 4.系统分析的主要原则 (1)整体性原则:系统分析首先要着眼于系统整体,要先分析整体,再分析部分;先看全局,后看局部;先看全过程,再看某一个阶段;先看长远,再看当前。 (2)科学性原则:系统分析一方面要有严格的工作步骤,另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析,使决策的过程和结果更具说服力。 (3)综合性原则:当系统存在多个目标时,要综合分析,统筹兼顾,不可顾此失彼,因小失大。 二、体验简单系统设计的过程 系统设计是对各种各样的系统进行调查分析、筹划研究、评价实施、运行改善等,直到完成一个能协调工作的实际系统的过程。 1.系统设计应考虑的主要问题 (1)系统设计的目的与要求:系统设计要从整体出发,以系统整体功能的最优为目的。 (2)系统各部分之间的相互联系与相互作用:要运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突,注重各部分的横向、纵向联系。依据系统的动态性、环境适应性,既要考虑当前,也要考虑长远。 2.系统设计的一般步骤主要包括:将系统分解为若干子系统,确定各子系统的目标、功能及其相互关系,对子系统进行技术设计和评价,对系统进行总体技术设计和评价等。 三、系统设计的优化与实现 一、优化系统设计的方案 系统优化 的含义 在给定的条件(或约束条件)下,根据系统的优化目标,采取一定的手段和方法,使系统的目标值达到最大化(或最小化) 目标函数 目标函数就是目标值与变量之间的函数关系 约束条件 对系统优化起着限制作用,并且不能人为调节的因素 影响系统优化 的因素 对系统的目标函数产生显著影响,并且可以人为调节的因素 最优解 通过优化的目标与决策变量