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第三章 系统及其设计 第一节 系统的概念
更新日期:2020-5-9    作者:傅水根等    编辑:admin    点击量:5982

2)本节的难点是系统的分类。

1)从系统形成原因分析,系统可分为自然系统和人工系统。

a.自然系统是自然形成的、非人力所造的系统。如宇宙系统、海洋系统、矿藏系统、生态系统、气象系统等。这类系统的组成都是自然物(矿物、植物、动物等),发展变化遵循着各种自然规律,与人类的意识无关。

b.人工系统是人类为满足某种需要、实现某种目的而建造的系统。其元素及其关系都是人为的。例如,用于进行科学实验的风洞系统、人造卫星系统,为满足人们物质生活需要建造的工矿企业、交通运输系统,生产用的各种机器设备等。

另有一类其元素既有自然物又有人造物的系统,称为复合系统。如水上和空中的航运系统,水力灌溉及发电系统等。

2)根据系统构成元素的属性,系统可分为实体系统和概念(抽象)系统。

a.实体系统是由矿物、生物、设施、工具等客观存在的实体组成的系统。如工矿企业、学校、商店都是由人和各种物资、设备组成的实体系统。

b.概念系统是由概念、原理、方法、制度、程序等非物质实体为元素所组成的系统。如法律系统、管理系统、标准系统都属于概念系统。概念系统是人类社会所特有的,在观察、生产、研究的实践中由人脑产生、升华并组织实施。

3)从系统与环境的关系分析,系统可分为开放系统与封闭系统(图3.4)。与环境不断进行物质、能量、信息交换的系统称为开放系统;与外部环境无关的系统称为封闭系统。实际上所有的系统几乎都是开放系统,没有绝对的封闭系统。只是有时把与环境联系较少,或为了研究的需要暂时与环境隔绝的系统看作封闭系统。如在做飞机密封舱试验时,需暂时将机舱密闭,这时机舱内就成为一个封闭系统。又如在较长时间内不需要人的干预而能按程序完成其功能的自动机:一只上紧了发条自行运转的钟表、一台由计算机控制的自动机床等,均为封闭系统。

3.4 开放系统与封闭系统

4)根据系统状态与时间关系分析,可将系统分为动态系统和静态系统。

a.动态系统的状态是随时间而变化的,即系统的状态变量是时间的函数。在足够大的时间尺度上看,任何系统都处于或快或慢的动态变化之中,都是动态系统。但当系统在所研究的时间范围内看不到变化,只需研究它们的共时性特征时,则可认为系统是静态系统。

b.生态系统、经济系统、生产系统、人体系统等都是动态系统。认识到动态系统状态与时间的函数关系,就能预测系统的未来状态。

5)根据系统元素数量及元素之间关系的结构复杂程度,可将系统分为简单系统和巨系统,巨系统还可再分为简单巨系统和复杂巨系统。

简单系统是指组成系统的子系统(元素)数量比较少而且子系统之间的关系比较简单的系统。简单系统的局部与整体之间满足叠加原理,子系统与系统之间的关系明确,如一台普通的机械设备。

简单巨系统是指组成系统的子系统数量非常多,但子系统种类不多,而且它们之间是关系比较简单的系统。复杂巨系统是指组成系统的子系统不但数量很多,而且它们之间是关系极其复杂的系统,如生物体系统、人脑系统、社会系统等。

3.课堂练习

3.5展示了老式挂钟的机械原理。由动力机构、传动机构、擒纵机构、指针机构等组成。动力机构为机械钟表提供动力,并经过传动机构来推动擒纵机构工作,再由擒纵机构反过来控制传动机构的转速,然后由传动机构带动指针机构指示时刻。请按照表3.2分析一下它的子系统(机构)所包含的元素(零件)。

3.5 老式挂钟的机械原理

 

3.2 子系统包含的元素

子系统(机构)

元素(零件)

动力机构(储存和传递工作能量)

 

传动机构(将能量传至擒纵调速机构)

 

擒纵机构(调速作用)

 

振动机构(钟表在运转时重复循环工作)

 

上条拨针机构(上条和拨针)

 


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