3.3 系统的优化 课件-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2

系统的优化 2024 通用技术 技术备课组 学习目标 01 03 02 理解系统优化的意义 探究系统优化的方法 理解影响系统优化的因素 通用技术 01 系统优化的意义 一、系统优化的意义 一、系统优化的意义 思考：为什么对飞机燃油系统进行了改进，却引发了安全系统问题？ 改进的是燃油系统，而其他应急系统没有做出相应的改进和优化，导致飞机在遇到紧急情况时不能有效的做出反应，酿成悲剧。 一、系统优化的意义 以上案例中的设计，看似都实现了预定的目标和功能。可是，它们都不是最优的设计，轻则让人受伤，重则夺取性命，甚至在很多年后才发现给人类造成的危害。所以，设计不仅仅是设计，更是考虑到现在和未来的，一个最优化的系统。 既然系统优化如此重要，同学们能清晰的说出系统优化的意义吗？ 一、系统优化的意义 分析 1、陶瓷窑炉通过什么关键技术设备的改进，实现了窑炉的优化？ 2、上述技术设备的改进有什么意义？ 阅读书本P102 一、系统优化的意义 1、由隧道窑进阶为辊道窑，使窑内温度均匀，大大缩短了制品烧成时间，提高了产量； 2、减少了窑车等热耗设备，有效提高了热利用率，单位产品能耗节省了一半以上。 关键技术改进实现窑炉优化 系统的优化就是在给定条件下，通过一定的手段和方法，使系统获得更佳功能或更佳效益的过程。实现系统的最优化，就可以在一定资源条件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、财力达到最小。 一、系统优化的意义 过河问题探究 有3个传道士和3个食人者来到河边，打算乘一艘船从右岸到左岸。该船的最大负荷能力为2人。当传道士数量大于或等于食人者数量时，传教士安全，否则会被食人者吃掉。请分析系统的组成元素、限制条件和矛盾冲突，并寻找最优的解决办法。 组成元素 3个传道士 3个食人者 一艘船 限制条件 船的最大负荷能力为2人 传道士数量≥食人者数量 传道士数量与食人者数量 冲突矛盾 一、系统优化的意义 一、系统优化的意义 第一步的选择有五种： 2个食人者 2个传教士 （左岸3个食人1个传教士）❌ 1个食人者1个传教士 1个食人者❌ 1个传教士❌ 1、2个食人者 2食→1食（返）→2食→1食（返）→2传→1食1传（返）→2传→1食（返）→2食→1食（返）→2食 2、1个食人者1个传教士 1食1传→1传（返）→2食→1食（返）→2传→1食1传（返）→2传→1食（返）→2食→1食（返）→2食 02 影响系统优化的因素 二、影响系统优化的因素 既然系统优化对实际生产能提高效益，我们怎么样来分析影响系统优化的因素呢？ 阅读千烟洲立体生态农业案例（教材103页）,思考案例中系统优化的目的、约束条件和影响的因素。 视频二：立体生态农业 这种山区生态农业模式，既有中、远期林果生产的收益，又有短期可收益的农、牧、渔业的发展，使当地的农业生产走上了可持续发展道路。 该区域为亚热带季风气候，降水量大，丘陵山区耕作容易产生水土流失，因此丘上适宜发展林草；丘下坡度较小，地势相对平坦，土层深厚，不易产生水土流失，适宜发展耕作业。 1）山地立体农业是利用山地的垂直地带性而发展不同的农业生产，主导因素是地形。 （2）山上林草，利于保持水土，山下农田，主要从山下的地形、水源、土壤条件分析发展种植业的优势。 二、影响系统优化的因素 千烟洲立体生态农业案例中系统优化的目的、约束条件和影响的因素。 1.系统优化的目的： 2.系统优化的约束条件： 3.影响系统优化的因素： 改善生态环境，提高农业生产经济效益。 亚热带红壤丘陵地区的地形、气候、生物生长习性等。 直接影响生态环境和农业生产效益的因素。 二、影响系统优化的因素 03 实践活动 三、实践活动 书本P106 三、实践活动 1．分析优化的目标和约束条件。 （1）优化的目标是猪圈的围栏和隔栏的总长度达到最小值（Lmin）； （2）优化的约束条件是猪圈的总面积S = 80m2。 2．建立数学模型。 设每排猪圈的长、宽分别为x和y（x，y≥0），猪圈的总面积（S）为 S = 2xy-① 求围栏与隔栏总长度的最小值，建立关系式 Lmin = 4x + 10y-② ②式是系统优化的目标函数，即优化目标和变量之间的关系；x，y是决策变量，也就是影响系统优化的因素 3．求解过程。 由①式得 y = S/2x③ 把③式代入②式，得 L = 4x + 10S/2x 根据不等式定理，则L ≥2， 当x= 10（m），y= 4（m）时，围栏与隔栏的总长度最短L = 80（m） 三、实践活动 系统优化的要素： 优化目标：系统优化的目标要适度 约束条件：对系统优化起限制作用，不能人为调节 影响因素：对系统优化产生影响，可人为调节。 系统优化的步骤： 提出需要优化的问题和目标