系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用課件

系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用2003年秋季學(xué)期系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用主講教師:

宋靖雁

博士副教授

清華大學(xué)自動(dòng)化系系統(tǒng)工程研究所

電話:62771878/

辦公地點(diǎn):中央主樓402

E-Mail:輔講教師:姚丹亞博士副教授李志恒講師自動(dòng)化系系統(tǒng)工程研究所辦公地點(diǎn):中央主樓807E-Mail:系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用參考書(shū):

1.《過(guò)程辨識(shí)》

方崇智,蕭德云,清華大學(xué)出版社,1988

2.《FuzzyEngineering》

BartKosko,Prentice-Hall,1997

3.《系統(tǒng)工程概論》

夏紹緯,楊家本，清華大學(xué)出版社,1995

4.《SystemModelingandIdentification》

RolfJohansson,Prentice-Hall,1993

5.《信號(hào)與系統(tǒng)》,AlanV.Oppenheim,

西安交通大學(xué)出版社系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用課程的指導(dǎo)思想:研究生課程介紹有關(guān)系統(tǒng)建模的基本理論和方法；介紹相關(guān)研究領(lǐng)域的最新研究成果；介紹幾個(gè)有代表意義的實(shí)用模型；課程強(qiáng)調(diào)理論與應(yīng)用相結(jié)合、模型與實(shí)際研究相結(jié)合；強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行指定課題的研究并完成相應(yīng)報(bào)告。系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用課程的內(nèi)容和時(shí)間安排:1.系統(tǒng)建模理論介紹 1周2.參數(shù)模型的建模方法與應(yīng)用 4周3.非參數(shù)模型的建模方法與應(yīng)用5周4.智能車隊(duì)的模糊控制模型 1周智能交通系統(tǒng)中建模方法及應(yīng)用1周火電站系統(tǒng)模型及仿真應(yīng)用 1周7.模型的檢驗(yàn)與可靠性分析 1周8.機(jī)動(dòng)/討論 2周系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用課程成績(jī)?cè)u(píng)定 平時(shí)成績(jī):10% 期中考試:20% 期末報(bào)告:10% 課程論文:60%

系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)的定義 具有一定功能,相互間具有有機(jī)聯(lián)系,由許多要素或構(gòu)成部分組成的整體。系統(tǒng)建模的定義 系統(tǒng)建模就是建立一個(gè)新系統(tǒng)，用來(lái)模擬或仿真原有系統(tǒng)。模型是對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的簡(jiǎn)化表示，它提取和反映了所研究系統(tǒng)的基本性質(zhì)。模型的表現(xiàn)形式 直覺(jué)模型、實(shí)物模型、模擬模型、圖表模型、數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的種類 參數(shù)模型、非參數(shù)模型、模糊及神經(jīng)元模型、區(qū)域規(guī)劃模型、網(wǎng)絡(luò)模型、黑箱模型、黑板模型、遺傳算法模型等系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹模型的分類綜合模型與分解模型時(shí)域模型與頻域模型確定性模型與隨機(jī)模型

SISO模型與MIMO模型連續(xù)模型與離散模型參數(shù)模型與非參數(shù)模型建立系統(tǒng)模型的基本方法機(jī)理分析法測(cè)試法系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹建模的步驟和方法建模目標(biāo)模型預(yù)測(cè)模型結(jié)構(gòu)確定模型仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型模型參數(shù)估計(jì)模型檢驗(yàn)系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹:系統(tǒng)建模的步驟明確問(wèn)題建立價(jià)值體系和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則系統(tǒng)分析系統(tǒng)綜合系統(tǒng)方案的優(yōu)化選擇決策模型應(yīng)用與實(shí)施系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)建模的幾個(gè)基本原則

模型的目的性模型的實(shí)在性模型的可辨識(shí)性模型的預(yù)報(bào)性模型的學(xué)習(xí)性模型的簡(jiǎn)單性（節(jié)省原則）系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)建模的注意事項(xiàng)

直接分析問(wèn)題 利用近似系統(tǒng)進(jìn)行模擬 通過(guò)數(shù)據(jù)分析確定模型結(jié)構(gòu) 局部試驗(yàn)確定本質(zhì)因素

系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)建模的注意事項(xiàng)(Cont.) 直接分析問(wèn)題

原庫(kù)存X(t)新庫(kù)存X(t＋1)產(chǎn)量U(t)銷量R(t)無(wú)損耗：X(t+1)=X(t)+U(t)-R(t)有損耗：X(t+1)=X(t)+U(t)-R(t)-d(t)系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)建模的注意事項(xiàng)(Cont.) 利用近似系統(tǒng)進(jìn)行模擬

W1W2W3W4W5P(x1,y1)P(x2,y2)P(x3,y3)P(x4,y4)P(x5,y5)P(x,y)P(x,y):待定倉(cāng)庫(kù)位置P(xi,yi):車間位置Wi:車間P(xi,yi)的貨物需求量總費(fèi)用：?jiǎn)栴}：最小值不易求解系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)建模的注意事項(xiàng)(Cont.) 利用近似系統(tǒng)進(jìn)行模擬

P1W1W1W1W1W1P1P1P1P1系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)建模的注意事項(xiàng)(Cont.)

通過(guò)數(shù)據(jù)分析確定數(shù)據(jù)模型

有些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)不很清楚，可以通過(guò)對(duì)描述系統(tǒng)功能的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來(lái)搞清模型結(jié)構(gòu)。

局部試驗(yàn)確定本質(zhì)因素

當(dāng)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)或分析不能確定個(gè)別因素對(duì)系統(tǒng)工作的指標(biāo)影響時(shí)，有必要在系統(tǒng)上作局部試驗(yàn)，確定哪些是本質(zhì)因素及其對(duì)指標(biāo)的影響。系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型(SystemDynamics)

起源于反饋控制，強(qiáng)調(diào)信息與反饋。 網(wǎng)絡(luò)模型

其直觀信決定了其廣泛的使用。 解釋結(jié)構(gòu)模型

InterpretiveStructuralModeling 交叉影響分析模型系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹解釋結(jié)構(gòu)模型ISM觀察學(xué)習(xí)外部信息計(jì)算機(jī)具體化分解提出圖表化比較文件化智力模型修正反饋系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹集成操縱控制器操作選擇:分割合并變速變換車道集成單車控制器汽車控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)來(lái)自首車的數(shù)據(jù)操作指令狀態(tài)參數(shù)隊(duì)列編組目標(biāo)系統(tǒng)建模事例－智能汽車隊(duì)列模糊控制

模糊隊(duì)列控制器系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)建模事例－智能汽車隊(duì)列模糊控制

模糊油門控制器車距控制器首車速度控制器后繼車車速控制器車輛模型油門變化量IMC預(yù)設(shè)車距IMC速度前車數(shù)據(jù)系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)建模事例－智能汽車隊(duì)列模糊控制

隊(duì)列維持（車距控制）：車距控制器輸入第車首車第i

車第車...系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹ZESNLNMNSPMPLPZESNMNLNSPMPLPENLNMNSNZESPMPLPEP系統(tǒng)建模事例－智能汽車隊(duì)列模糊控制車距控制器模糊變量的模糊集：系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹EPLPLPMPMPMPZELPSPMPLPMNZEZEMPMPMPSNZESPMPLPMNSNSNSPMPSPSPSNSNMNLNLNMNLNMNMNSNSPMPZESNMNMNLNLNENEN系統(tǒng)建模事例－智能汽車隊(duì)列模糊控制速度控制器的模糊規(guī)則系統(tǒng)建模理論及應(yīng)用第一章系統(tǒng)建模理論介紹系統(tǒng)建模事例 區(qū)域發(fā)展規(guī)劃模型的應(yīng)用 歐共體發(fā)展戰(zhàn)略和評(píng)價(jià)模型系統(tǒng)建模事例 公共汽車計(jì)算機(jī)模擬考核指標(biāo)：正點(diǎn)率、總乘客等待時(shí)間、滿載率、運(yùn)行公里數(shù)。實(shí)體模型：汽車、車站、發(fā)車場(chǎng)、乘客綜合建模：排隊(duì)模型，把系統(tǒng)的主導(dǎo)實(shí)體看作“顧客”