2014第3章(3.4-3.7) 系统分析法
系统分析及其一般步骤
系统化的方法要求我们用综合的思维方式来认识事 物。既要· · · · · · 又要· · · · · ·
综合性原则
小 结
系统分析的目的是：寻求解决问题的最佳决策。 运用系统分析的方法处理具体问题时，应该遵循哪些原则呢？
整体性原则：在着眼于系统整体，在看某一阶段。
科学性原则：运用科学方法和数学工具进行定量分析。 “定性分析”是指用“语言”来描述一件事物的特性。 “定量分析”是指用“数字”来描述一件事物的特性。
系统分析的一般步骤 诊 断
明确问题 设立目标
收集资料 制定方案
分析计算，评价比较
开 方
检验核实，作出决策
系统分析的一般步骤
案例 田忌赛马
系统分析的一般步骤
明确问题 设立目标 收集资料 制定方案 分析计算 评价比较 检验核实 作出决策
赢得赛马
6种比赛方案
第3方案
第3方案
1田上马------王上马 田中马------王中马 2田上马------王下马 田中马------王上马 3田上马------王中马 田中马------王下马
通用技术课程（苏教版）教学课件
更开中学 郑邦龙
第三章 系统及其设计
第二节 系统的分析
系统分析及其一般步骤
人生充满了抉择
决策的方法
经验决策：决策者完全凭借所积累的经验和
解决问题的惯性思维方式所进行
的决策。
科学决策：决策者凭借科学思维，利用科学 手段和科学技术所进行的决策。 系统分析就是一种科学决策的方法。
综合性原则：为实现系统目标服务。当存在 若干目标时，应排出优先次序，在尽可能不 损害第一个目标的前提下完成下一个目标。
The end ！
所谓问题，是现实情况与计划目标或理想状态之 间的差距。 系统分析的核心内容有两个：其一是进行“诊 断”，即找出问题是及其原因；其二是“开处方”， 即提出解决问题的最可行方案。 所谓明确问题，就是要明确问题的本质或特性、 问题存在范围和影响程度、问题产生的时间和环境、 问题的症状和原因等。 限定问题是系统分析中关键的一步，因为如果 “诊断”出错，以后开的“处方”就不可能对症下药。 在限定问题时，要注意区别症状和问题，探讨问 题原因不能先入为主，同时要判别哪些是局部问题， 哪些是整体问题，问题的最后确定应该在调查研究之 后。
系统分析方法
系统分析方法系统分析方法是指在对一个系统进行细致深入的研究、了解和评估的过程中所采用的一系列方法和技术。
它可以帮助我们全面了解系统的构成、功能、性能、问题和需求，更好地进行系统设计和优化。
本文将介绍几种常用的系统分析方法，包括需求分析、流程分析、数据分析和风险分析。
需求分析是系统分析过程中非常关键的一步。
通过需求分析，我们可以确定系统的功能需求、非功能需求和约束条件。
在需求分析阶段，一般采用面谈、观察和问卷调查等方法，与相关部门或用户进行沟通和交流，了解他们的需求和期望。
同时，还可以借助建模工具，如UML（统一建模语言），绘制用例图和活动图等，帮助我们更清晰地表达需求和理解系统整体架构。
流程分析是研究系统内部流程和各流程之间的关系的一种方法。
它可以帮助我们发现和理解系统中的瓶颈、冗余和问题。
常用的流程分析工具包括流程图、状态转换图和数据流图等。
在流程分析中，我们可以对系统的各个环节进行规范描述和建模，以便更好地识别和改进流程中的问题，提高工作效率和质量。
数据分析是通过对系统数据的收集、整理、分析和挖掘，来了解系统的数据特征、趋势和关联性的方法。
数据分析可以帮助我们发现隐藏在数据背后的规律和价值。
常用的数据分析方法包括统计分析、数据挖掘和机器学习等。
通过数据分析，我们可以深入了解系统的运行情况，为系统的优化和决策提供支持。
风险分析是为了识别和评估系统中可能出现的风险和问题，以便我们能够及时采取措施来降低风险并制定相应的对策。
常用的风险分析工具有故障模式与影响分析（FMEA）、风险矩阵和风险策略图等。
通过风险分析，我们可以预测和防范系统可能遇到的问题，并在系统设计和运维中加以考虑，从而提高系统的稳定性和可靠性。
综上所述，系统分析方法是系统工程领域中不可或缺的重要工具。
通过需求分析、流程分析、数据分析和风险分析等方法，可以提供全面、准确和可靠的信息，为系统的设计、优化和管理提供支持和指导。
在实际应用中，我们可以根据具体情况和需求，综合运用这些方法，不断改进和完善系统，追求卓越的性能和用户体验。
第3章 系统分析
认识 问题
探寻 目标
综合 方案
模型 化
优化或 仿真 分析
Y 系统 评价
决策 （分析）
N
初步SA
规范分析
综合分析
系统分析原理----- SA程序
SA程序图是SA的一般过程，也为全课程提 供了基本的逻辑框架，因而十分重要。在对其理 解和应用上应注意以下各点：
①重视做好初步SA. 5W1H(What/Why/Who/Where/When/How)方法是 做好这段工作的基本线索。
（1）环境分析的意义
• 环境是提出系统工程课题的来源。 • 课题的边界确定要考虑环境因素。如有 无协作或技术引进等问题。 • SA的资料来源于环境。 • 系统的外部资料通常来自于环境。 • SA的质量由系统所在的环境提供评价资 料。
（2）环境因素分类
一是物理和技术的。即由于事物的属性所产生的 联系而构成的因素和处理问题中的方法性因素； 二是经济的和经营管理的，这是影响系统经营状 态和经济过程的因素； 三是社会的（人际的），来自于人或集团关系的 因素。 • SA的任务就是从大量的环境因素中，根据系统 问题的特殊性，确定出哪些是重要的，是必须考 虑的。通常采用抓主略次；特尔菲法。 • 以“在镇江建立一汽车基地”为例，分析讨论 后，确定应考虑哪些环境因素。
SA的原则
SA的原则： （1）外部条件与内部条件相结合 （2）当前利益和长远利益相结合 （3）局部利益与整体利益相结合 （4）定性分析与定量分析相结合
相应要求：（1）问题导向 （2）以整体为目标 （3）多方案模型分析和选优 （4）定量分析与定性分析相结合 （5）多次反复进行
二、系统分析的应用范围
• 大型交通工程项目施工组织与管理。这些 项目投资巨大，建设周期长，必须运用网 络分析进行全面的计划、协调和安排，保 证工程项目如期完成。 • 交通运输系统的运行技术管理。主要从 “三流”入手，制定安全、可靠、经济合 理的运输计划并加以实施。 • 交通工程设施的系统设计和建设。城市交 通监控系统，大型停车场，收费战，修理 厂，枢纽战等的设计和建设。
系统分析方法
系统分析方法（System Analysis Method）兰德公司认为，系统分析是一种研究方略，它能在不确定的情况下，确定问题的本质和起因，明确咨询目标，找出各种可行方案，并通过一定标准对这些方案进行比较，帮助决策者在复杂的问题和环境中作出科学抉择。
系统分析方法来源于系统科学。
系统科学是20世纪40年代以后迅速发展起来的一个横跨各个学科的新的科学部门，它从系统的着眼点或角度去考察和研究整个客观世界，为人类认识和改造世界提供了科学的理论和方法。
它的产生和发展标标志着人类的科学思维由主要以“实物为中心”逐渐过渡到以“系统为中心”，是科学思维的一个划时代突破。
系统分析是咨询研究的最基本的方法，我们可以把一个复杂的咨询项目看成为系统工程，通过系统目标分析、系统要素分析、系统环境分析、系统资源分析和系统管理分析，可以准确地诊断问题，深刻地揭示问题起因，有效地提出解决方案和满足客户的需求。
系统分析方法的分类1）系统特征分析方法；2）系统逻辑分析方法；3）系统工程技术。
系统分析方法的具体步骤包括：限定问题、确定目标、调查研究收集数据、提出备选方案和评价标准、备选方案评估和提出最可行方案。
1、限定问题所谓问题，是现实情况与计划目标或理想状态之间的差距。
系统分析的核心内容有两个：其一是进行“诊断”，即找出问题是及其原因；其二是“开处方”，即提出解决问题的最可行方案。
所谓限定问题，就是要明确问题的本质或特性、问题存在范围和影响程度、问题产生的时间和环境、问题的症状和原因等。
限定问题是系统分析中关键的一步，因为如果“诊断”出错，以后开的“处方”就不可能对症下药。
在限定问题时，要注意区别症状和问题，探讨问题原因不能先入为主，同时要判别哪些是局部问题，哪些是整体问题，问题的最后确定应该在调查研究之后。
2、确定目标系统分析目标应该根据客户的要求和对需要解决问题的理解加以确定，如有可能应尽量通过指标表示，以便进行定量分析。
什么是系统分析法系统分析法的步骤
什么是系统分析法系统分析法的步骤系统分析方法是指把要解决的问题作为一个系统，对系统要素进行综合分析，找出解决问题的可行方案的咨询方法。
那么你对系统分析方法了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是系统分析法的内容，希望大家喜欢!系统分析法的概述兰德公司认为，系统分析是一种研究方略，它能在不确定的情况下，确定问题的本质和起因，明确咨询目标，找出各种可行方案，并通过一定标准对这些方案进行比较，帮助决策者在复杂的问题和环境中作出科学抉择。
系统分析方法来源于系统科学。
系统科学是20世纪40年代以后迅速发展起来的一个横跨各个学科的新的科学部门，它从系统的着眼点或角度去考察和研究整个客观世界，为人类认识和改造世界提供了科学的理论和方法。
它的产生和发展标志着人类的科学思维由主要以“实物为中心”逐渐过渡到以“系统为中心”，是科学思维的一个划时代突破。
系统分析是咨询研究的最基本的方法，我们可以把一个复杂的咨询项目看成为系统工程，通过系统目标分析、系统要素分析、系统环境分析、系统资源分析和系统管理分析，可以准确地诊断问题，深刻地揭示问题起因，有效地提出解决方案和满足客户的需求。
系统分析法的步骤系统分析方法的具体步骤包括：限定问题、确定目标、调查研究收集数据、提出备选方案和评价标准、备选方案评估和提出最可行方案。
限定问题所谓问题，是现实情况与计划目标或理想状态之间的差距。
系统分析的核心内容有两个：其一是进行“诊断”，即找出问题及其原因;其二是“开处方”，即提出解决问题的最可行方案。
所谓限定问题，就是要明确问题的本质或特性、问题存在范围和影响程度、问题产生的时间和环境、问题的症状和原因等。
限定问题是系统分析中关键的一步，因为如果“诊断”出错，以后开的“处方”就不可能对症下药。
在限定问题时，要注意区别症状和问题，探讨问题原因不能先入为主，同时要判别哪些是局部问题，哪些是整体问题，问题的最后确定应该在调查研究之后。
确定目标系统分析目标应该根据客户的要求和对需要解决问题的理解加以确定，如有可能应尽量通过指标表示，以便进行定量分析。
系统分析的原理与方法【共53张PPT】
性和层次性等特征，使系统的组成因素及其相 ④定量分析与定性分析相结合
②确定目标并据此设计评价指标体系 商业、心理学、国防研究
互关联在分布上达到最优结合和最优输出 对实际系统问题的描述、模仿或抽象
P→G ③虽然提出面面俱到的要求，但是却无力对其进行适当的研究，选择出来进行分析的部分，并不是系统中最重要的部分；
• 通过对各层次因子的比较分析，建立判断矩阵， • 并通过判断矩阵的计算将不同 方案按重要性或适
用性大小排列，为最优方案的选择提供依据
• 层次分析首先要解决系统分层及层次规模的合理性问题； 其次要使各个功能单元的层次归属合理
（4）相关分析
相关性的体现
①要素之间的不可分割的联系
– 在系统整体中，各要素并不是孤立存在的，而是由系统的结 构联结在一起，相互依存、相互作用。如果其中一项发生变 化，就会影响其他要素也发生变化。
环境分析贯穿于系统分析的全过程
• 认识问题阶段
• 只有正确区分出各种环境要素，才能划定系统边界
• 探寻目标阶段 • 要根据环境对系统的要求建立系统的目标结构，以求得系统对环境
的最优和最大输出 • 综合方案阶段
• 要考虑到环境条件及其变化对方案可行性的影响，选择出能 适应环境变化的切实可行的行动方案
←目标、环境因
素约束
←输出最大
其中：
①X是系统组成要素的集合；R是系统组成要素的相关关系的集
合；C是系统要素及其相互关联在各层次上的可能分布形式；P是X、 R、C的结合效果函数； ②“Ｐ→”表示这个函数对应于某种条件
Ｐ→Ｇ表示Ｐ函数对应于系统目标集的条件
2014第3章(3.3) 多端电路的等效变换.
1 2
G1 G 2 G 3
R 2 R 3 R2 R1 R3 R1 R2 R3 R 23 R 2 R 3 R1 R1 R 31 R 3 R 1 R 3 R 1 R3 R2 R1 R2 R3 R1 R2 R2
或 G 23
G 31
G 2G 3 G1 G 2 G 3 G 3G 1 G 1 G 2 7G 3
+ i1 u12 R12 – i2 2 +
– 1
+ i1Y R31 u31 i3 + – – u12Y i2Y + R2 2
1– R1 R3 u31Y i3Y +
R23 u23
3
R 12
u23Y
3–
R1 R 3 R 2 R 3 R1 R 2 R3 R 2 R1 R 3 R1 R 2 R 3 R1
1– R1 R3 3– u31Y i3Y +
4
i3 + – i2Y –
下面是 ，Y 网络的变形： º º º
º
º
º 型电路 ( 型)
º
º T 型电路 (Y 型)
这两种电路都可以用下面的 – Y 变换方法来做。 下面要证明：这两个电路当它们的电阻满足一定 的关系时，是能够相互等效的。 等效的条件: i1 =i1Y , i2 =i2Y , i3 =i3Y ,
i1 =u12 /R12 – u31 /R31 (3) i2 =u23 /R23 – u12 /R12 (1) i3 =u31 /R31 – u23 /R23
R 1 R 2 R1 R3 R2 R3 R1 R2 R 12 R 1 R 2 R3 R3
系统分析的基本方法共40页文档
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
系统分析的基本方法
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
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u1 =R1i1， u4 =R4i4， u2 =R2i2， u5 =R5i5， u3 =R3i3，u6 = –uS+R6i6
联立求解，求出b个支路电流。
2 R2 i3 R4 i4 R3 2 i5 i6 uS – 3 i2 1 R1 i1 3 R6 4 +
1
R5
i1 + i2 – i6 =0 – i2 + i3 + i4 =0 – i4 – i5 + i6 =0
2. KVL方程的独立性 U1 + U3 － U5 = 0 节点数n=4，支路数b=6 －U2 + U6 － U3 = 0 回路数 l=7，网孔数m=3 U1－U2+U6－U5 = 0
……① ……②
… …③
所有7个回路的KVL方程均独 ①+②=③ U4 － 立？ 结论： ＋ I4 4 独立的KVL方程数 =独立回路数=网孔数 a c I1 b I2 1 2 ＋ ＋ I =基本回路数=b－n+1 － － 6 U2 ＋ I5 U1 ＋ I3 ＋ 独立回路的选取方法： 5 3 ② U 6 U 3 U5 ① 6 － 法1： － ③ － 平面网络按自然网孔选 d 法2：每选一个新回路,至少包
电路的图 2 i2 1 R2 i3 R3 is 4 R5 i5 i6 图=(节点,支路） G=( V , E ) G---- Graph(图) V---- Vertex(顶点) E ---- Edge (边) R4 i4 3
R1
i1
R6
+ u – S
电路模型
注意要点: 1.图仅表示电路的连接关系,与元件 性质无关, 与线段的曲直无关; 2.节点和支路自成集合,但任一条边 必须终止 在节点上; 3.移去一个节点须连带支路, 但移去一 个支路不连带节点; 4.图中允许有孤立节点的存在； 5.图中节点的符号和支路的编号尽量与 原电路一致。
S2
W P发=715 W 发=US2I2=130(–10)= –585 W
1
验证功率守恒： PR 吸=R1I12=100 W PR 吸=R2I22=15 W PR 吸=R3I32=600 W
2 3
P发= P吸 P吸=715 W #
例2. 列写如图电路的支路电流方程(含理想电流源支路)。 i3 i5 R 3 a b b=5, n=3 i1 i2 i4 + R1 解 KCL方程： iS 3u R 1 R 2 2 + - i1- i2 + i3 = 0 (1) – uS 4 – - i3+ i4 - i5 = 0 (2) c KVL方程： R1 i1-R2i2 = uS (3) R1 i1-R2i2 = uS (3) R2 i2+R3i3 + R4 i4 = 0 (4) R2 i2+R3i3 + R4 i4 = 0 (4) - R4 i4 + u = 0 (5) i5 = iS (5) 补充方程： i5 = iS (6) 可解出i1、i2、i3、i4 和 i5 可先不解方程（5）
第 3章 电路的基本分析方法
等效变换法 等效变换法 （简单电路） （简单电路） 3.1 3.1 等效电路与等效变换 等效电路与等效变换 3.2 3.2 二端电路的等效变换 二端电路的等效变换 3.3 3.3 多端电路的等效变换 多端电路的等效变换 3.4独立电流变量和 3.4独立电流变量和 独立电压变量 独立电压变量 3.5 3.5 回路分析法 回路分析法 3.6 3.6 节点分析法 节点分析法 3.7电路的对偶性 3.7电路的对偶性
(n –1)个 KCL 方程
u6
–R1 i1 + R2 i2 + R3 i3 = 0 –R3 i3 + R4 i4 – R5 i5 = 0 R1 i1 + R5 i5 + R6 i6 = uS
(b –n+1)个 KVL 方程
进一步根据VCR求出b个支路电压。
支路法的一般步骤： (1) 标定各支路电流（电压）的参考方向； (2) 选定(n–1)个节点，列写其KCL方程（∑ I=0）； (3) 选定b–(n–1)个独立回路，列写其KVL方程 (元件特性代入后：∑RI= ∑Us) (4) 求解上述方程，得到b个支路电流； (5) 进一步计算支路电压和进行其它分析。 支路法的特点： 支路电流法是最基本的方法，在方程数目 不多的情况下可以使用。由于支路法要同时列 写 KCL 和 KVL 方程， 所以方程数较多，且规 律性不强 ( 相对于后面的方法 ) ，手工求解比较 繁琐，也不便于计算机编程求解。
例1. US1=130V, US2=117V, R1=1, R2=0.6, R3=24. a I1 I2 I3 求各支路电流及电压 R1 R2 源各自发出的功率。 R3 + 1 + 2 US1 US2 – – b 解 (1) n–1=1个KCL方程： 节点a：–I1–I2+I3=0 (2) b–n+1=2个KVL方程： RI=U I1–0.6I2=130–117=13 R1I1–R2I2=US1–US2 0.6I2+24I3= 117 R2I2+R3I3= US2
R4 i4 i1 R1 uS + – a i2 1R2 + u2 2 –
+ 3 R3
u2
i3
– b i6 i5 + u 4 –
KVL方程： R1i1- R2i2= uS R2i2+ R3i3 +R5i5= 0 -R3i3+ R4i4= - µu2 - R5i5= - u 补充方程： (3) (4) (5) (6)
i1 R
6
45
R
i5 i6
+ u6 u –
S
对n个节点的电路， 可以证明：独立的 KCL方程只有n-1个 。
节点 1：i1 + i2 – i6 =0 节点 2：– i2 + i3 + i4 =0 节点 3：– i4 – i5 + i6 =0
(1)
2 i2 1 R1 R2 i3 1 i1 R3 2 i5 R4 i4 3 i6
系统分析法 系统分析法 （复杂电路） （复杂电路）
1
掌握重点：
回路电流法
节点电压法
对偶
2
3.4 独立电流变量和独立电压变量
建立电路方程的依据:
1.元件约束（VCR） 2.拓扑约束（KCL、KVL） 选取适当的电路变量 支 网 回 节 路 孔 路 点 电 电 电 电 流 流 流 压 法 法 法 法
括一个新支路(充分条件)
独立回路的选取： 可以证明 : 用 KVL 只能列出 b – n+1 个独立回路电 压方程。 ⅰ. 对平面电路，（b–n+1）个网孔即是一组独 立回路。 n=8， 2 b=12, 1 4 3 b–n+1 =5。 5 ⅱ. 对任意电路, 用包含新支路方法选取独立回路。
最后一个 独立回路？
(3) 选定 b-n+1 个独立回路，根据 KVL，列写回路电压方程。 回路1：–u1 + u2 + u3 = 0 回路2：–u3 + u4 – u5 = 0 回路3： u1 + u5 + u6 = 0
(2)
R6
3 + u – S u6
4
R5
将各支路VCR代入方程（2）得： –R1 i1 + R2 i2 + R3 i3 = 0 –R3 i3 + R4 i4 – R5 i5 = 0 R1 i1 + R5 i5 + R6 i6 = uS （3）
R5
i1
c
i6= i1 (7) u2= - R2i2 (8) 可解得i1、i2、i3、i4、i5、 i6、 u2 和 u。 另一方法：去掉方程(6)。
支路电流法小结
解题步骤 结论与引申 1 对每一支路假 1. 假设未知数时，正方向可任意选择。 设一未知电流 2. 原则上，有B个支路就设B个未知数。 （恒流源支路除外） 例外？ 列电流方程： 若电路有N个节点， I1 I2 I3 2 对每个节点有 (N-1) 则可以列出 ？ 个独立方程。 I 0 1. 未知数=B， 已有(N-1)个节点方程， 列电压方程： 需补足 B -（N -1）个方程。 对每个回路有 2. 独立回路的选择：
二、支路电流法(branch current method ) Ⅰ. 2b分析法 变量: b个支路电流 和 b个支路电压
2b个独立方程
(n－1)个独立的KCL电流方程--- ∑ I=0 方程: (b －n+1)个独立的KVL电压方程--- ∑U=0 b个独立的元件VCR方程--- U=RI
Ⅱ. 1b分析法 1.支路电流法
无向图和有向图：
无向图：未赋予支路方向
有向图：赋予支路方向
连通图和非连通图：当图的任意两个节点之间至少 存在 一条路经时，称之为连通图，否则为非连通图。 ① ② ① ②
③
④ 连通图
③
④ 非连通图
平面图和非平面图： 能无任何交叉地画在一个平面上的 图称为平面图，否则为非平面图。 ● ● ● 平面图 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
目的：找出求解线性电路的一般分析方法 。 对象：含独立源、受控源的电阻网络的直流稳态解。 (可推广应用于其他类型电路的稳态分析中） 应用：主要用于复杂的线性电路的求解。 基础： 拓扑约束方程: ∑ I=0 , ∑ U=0 元件约束方程: U= RI+US(含源欧姆定律) 相互 独立
复杂电路的分析法就是根据KCL、KVL及元件 VCR列方程、解方程。根据列方程时所选变量的不 同可分为支路电流法、网孔电流法#43; –
US2
I2 R2 + –
a I3 R3