1、第三章第三章 系统及其设计系统及其设计普通高中通用技术 技术与设计2第1页，共18页。第2页，共18页。同学们都知道，神舟六号飞船已经把聂海胜费俊龙送上太空，载人航天工程是一个很大的系统。那它包括多少个子系统?它包括七大子系统：航天员系统、飞船应用系统、载人飞船系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统、着陆场系统。那么什么是系统?它有什么特征?第3页，共18页。一、系统概述（一）系统的含义与分类1.什么是系统系统是由相互依存的若干个部分组成的，具有特定功能的有机整体。或者说，系统由相互依存、相互作用的若干元素构成的，并完成特定功能的统一体。例：课本中的塑料大棚是系统，智能大楼是系统，一本书
2、是系统，大到浩瀚的银河系，小到原子它们都是系统。第4页，共18页。2.系统的分类（1）自然系统和人造系统：人体系统是自然系统；人造地球卫星，桥梁（不包括天生桥）房舍等，属于人造系统。由自然系统与人造系统复合的系统称为复合系统。如：城市系统、村落系统。（2）实体系统和抽象系统。（3）静态系统和动态系统：相对的（4）开放系统和封闭系统（5）系统的其他分类：简单系统与复杂系统黑色系统与白色系统。由此可知构成系统的三要素：（1）至少要有两个或两个以上的要素（或部分）；（2）各要素之间互相联系、互相作用有一定的结构。（3）系统的功能是组成要素所不具备的。第5页，共18页。1 阿基米德式螺旋抽水机是古希腊
3、科学家阿基米德在公元前3世纪为了将水从大船的船舱中排出而发明的。这个系统属于（）A自然系统和人造系统 B人造系统和实体系统 C自然系统和社会系统 D实体系统和抽象系统2.如图所示是一款新型的太阳能草坪灯，根据系统分类，它属于()A 自然系统 B 人造系统C 抽象系统 D 封闭系统3.如图所示，2019年1月3日嫦娥四号探测器成功在月球背面着陆，传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱，开启了人类月球探测新篇章，此案例说明嫦娥四号探测器属于()A静态系统 B开放系统C抽象系统 D自然系统 第6页，共18页。（二）系统的基本特性1.整体性:系统的整体性也称为集合性，是系统的
4、最基本属性。系统是一个整体，即具有整体的特性功能，目标和作用的有机整体。系统不是各元素的简单集合，也不是简单的数量相加。系统要求它的局部服从整体，强调整体观点，整体目标和整体利益。2.相关性：系统的相关性也称为关联性。构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。3.功能性：系统的目的性也称为功能性，每个系统都具有特殊的功能。这是区别不同系统的主要标志。4.环境适应性：系统都存在于一定的环境之中，并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。5.动态性：物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。第7页，
5、共18页。4如图所示是一款新型电动轮椅，可以通过手机控制方向与速度，使用非常方便。对手机和电动轮椅组成的这个系统，下列说法不合理的是()A 电动轮椅在草地、石子路上也能如履平地，体现了系统的环境适应性B 电动轮椅造型时尚，操作方便，体现了系统的整体性C 电动轮椅各组成部分相互影响，体现了系统的相关性D 通过手机控制电动轮椅的方向与速度，体现了系统的目的性(多选)5有人设计了一款水上运动单车，此单车由气垫、车架、脚踏板和螺旋桨等子系统组成，可灵活的实现前进、后退、转向。该系统设计时考虑的主要问题合理的是()A 水的流向B 气垫、车架两个子系统之间的联系C 脚踏板旋转与螺旋桨旋转之间的相互作用D
6、该运动单车必须能在水上安全的行驶第8页，共18页。6自行车是为了代步，电饭锅是为了煮饭，手机是为了通讯。这说明了系统具有()A 目的性(功能性)B 整体性 C 相关性 D 环境适应性7 如图所示的悬索桥，若其中一根钢缆发生断裂，则会影响到整座桥的正常使用，甚至导致事故的发生。这主要体现了系统的()A 整体性B 相关性C 目的性D 环境适应性8 生活中系统随处可见，根据你的理解下列不属于系统的是()A 高层建筑物B 桥墩C 拦河大坝D 一堆沙子和水泥第9页，共18页。9如图所示是一款电动公共汽车，满电状态的续航里程是80公里左右，刹车系统与燃油汽车相比，灵敏度要差一点，车速限制是60码，耗完电后
7、再充满需要57小时。以下关于该电动公共汽车系统的说法中，错误的是（）A.电动公共汽车能实现节能减排，体现了系统的目的性B.发动机输出功率与刹车制动系统相互匹配，体现了系统的相关性C.发动机产生故障，系统停止工作，体现了系统的环境适应性D.续航里程会越来越短，随车电瓶需定期维护和更换，体现了系统的动态性1810.从功能的角度可以将自行车系统分为若干子系统。脚蹬、链轮、链条、飞轮等构成了自行车的()A 刹车子系统 B 传动子系统C 承重子系统 D 转向子系统第10页，共18页。（三）典型系统的认识1.棚室环境系统 5.载人航天系统2.智能化大楼系统 6.教室系统3.人体系统 7.洗衣机系统4.龙赛
8、艇系统第11页，共18页。二、系统分析的基本方法系统的基本思想作为系统，它们都具有整体性、相关性、目的性和环境适应性。系统的这些基本特性就构成了系统的基本思想。在前面典型系统中，就体现了运用系统的思想来分析处理问题。系统分析及其一般步骤什么是系统分析系统分析的基本方法运用系统的思想和定性定量相结合的方法，对系统进行分析就是系统分析的基本方法。该方法包括以下三个阶段：阐明问题：分析的对象（系统）、系统的整体功能、系统的组成分析研究：系统内部机理，如洗衣机采用波轮方法旋转激起水流；系统内部各子系统的关联、配合；系统与其外部环境的关系；基本的定量分析。评价比较：系统性能、品质评价、系统运行效果评价、
9、同类系统间比较。找出优劣。学写简单的系统分析报告简单的系统分析报告的内容包括：系统的分析过程，如功能、构成、特性的定性、定量分析说明；依据，如系统的内部关系，系统与外部环境关系的挖掘；结论和建议。如评价与小结。报告的形式不拘一格。第12页，共18页。三、系统的优化所谓优化,就是要在给定的约束条件下确定优化目标,找到某种方案去求解问题,并得到最优效果.这种问题,称为优化问题;这种方案,称为优化方案.优化,可以是最小化的优化,也可以是最大化的优化.系统优化的意义:获取系统的最佳效益或最佳功能.1.影响系统优化的因素：首先，优化追求的目标适度。目标选得低，达不到优化。目标选得太高，脱离实际，实现不了
10、，等于没优化。如修筑致富路，路的级别不能定的太高。其次，实施系统优化，总要有付出，或称投入。希望取得效果（如经济效益）达到最大，而投入（如经费）最小。二看三比，称为效/耗（即效率/耗费）比。显然，效/耗比越大，就越接近或达到最优化。以修路实例而言，如效/耗比趋于最大，那么，修路就达到最优化。对此，在不同场合有不同提法，如性/耗（即性能/耗费）比、性/价（即性能/价格）比等。再次，系统优化是离不开条件的。比如，修筑致富路，实测中心必须要勘测，调查，准备数据资料，使修出的路符合技术规范；要预算，校验，是为了准备修路所需要的人力、物力、财力等资源条件，条件欠缺的，要创造条件。条件是否具备直接影响优化
11、。最后，还应注意的是，某些不确定性的或不可预见的因素也会影响系统优化。因此在优化实施过程中，要及时调整计划与方法，回到优化之路。第13页，共18页。2影响系统优化的因素与最优方法(2)最优化方法为了使系统达到最优化的目标所提出的各种解决方法,称为最优化方法.最优化方法是系统学中的一个重要方法.它通常是指在一定人力、物力和财力资源的条件下,使取得的效果(如生产产值、利润、效益等)达到最大,而投入(如能源、资金、人力、时间等)降到最小的一种方法.（3）最优化的一般步骤提出需要最优化的问题，收集有关资料和数据；确定变量，建立定量计算方程（有关数字模型）和有关约束条件；选择合适的最优化方法；解方程，校
12、验解的最优性；实施。第14页，共18页。12.烟雾报警灭火系统由烟雾探测器、控制器、蜂鸣器、喷淋装置等组成。对该系统进行优化不需要考虑的因素是()A 自来水的温度B 控制器的可靠性C 烟雾探测器的灵敏度 D 喷淋装置的性能13.影响系统优化的因素，是指对系统的结果产生显著影响并且可以人为调节的因素。某地区因地制宜采取了“麦、棉、瓜、玉米”的套种模式。在正常天气条件下，按照套种的技术要求操作，平均每亩收成比原先提高了百分之五十。在此农作物种植系统的优化中，影响因素是()A 气候 B 天气 C 套种技术D 农作物的生长特性14.(多选)倒车雷达的工作过程是：车尾的探头传感器接收超声波信号传递给控制
13、器，控制器依据车体与障碍物间的距离和方位信息，控制蜂鸣器是否发出警报。为提高该系统的性能对其进行优化，以下属于影响该系统优化的因素是()A 探头的数量 B 控制器的性能C 探头的探测精度 D 障碍物和车之间的距离第15页，共18页。15.(多选)如图所示，都江堰是我国古代水利工程系统的典范，该工程由鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三大子系统组成，三者有机结合，相互依存，协调运行，科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制水量等问题，达到消除水患、科学灌溉的目的。以下分析合理的是()A 该水利工程实现了消除水患、灌溉的目的，体现系统的目的性B 三个子系统有机结合，相互依存，协调运行，体现系统的相关性C 该水利
14、工程充分体现了自然与工程的协调统一D 该水利工程充分利用系统分析的思想进行设计建设16.(多选)鼠标可以看成是一个系统，判断其构成系统的依据有()A 鼠标的外形设计B 由按键、滚轮、电路等要素构成C 鼠标的组成要素之间相互联系、相互作用D 鼠标的整体功能是各组成要素所没有的第16页，共18页。四、系统的设计系统的设计系统设计应考虑的主要问题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化为目的。系统各部分之间的相互联系与相互作用。系统设计要运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题，注意各部分的横向、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。系统设计方案的优化。首先从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。系统设计的一般步骤系统设计的步骤主要包括：将系统分解为若干子系统，确定各子系统的目标、功能及相互关联，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。第17页，共18页。谢谢聆听！谢谢聆听！第18页，共18页。
