系统及系统结构
系统 体系 结构的区别和联系
系统体系结构的区别和联系
系统、体系与结构是三个相互关联的概念，它们又有各自独特的含义和用法。
系统（System）是指有机的整体或组成部分，是由各种有机物或无机物组成的单元集合，通过各种相互作用和连通关系紧密地联系在一起，共同完成特定功能的过程。
例如，计算机系统就是由若干个硬件组成的单元集合，通过各种软件和硬件的相互作用和联接紧密地联系在一起，以完成一定的计算处理任务。
体系（Systematics）是指在学科研究中的有机整体结构或分类体系，是指一系列有机整体或分类单位，在研究中被认为是一个有机且有序的集合。
例如，生物体系是分类学研究中的一个有机且有序的集合，在这个集合中，生物体类之间有着一定的层级和关系。
结构（Structure）是指组成体系或系统的各个部分之间的相互关系和组织方式，体现了分支、衍生和层次等基本规律。
例如，建筑结构是指建筑物各部分之间的相互关系和组织方式。
在软件工程中，系统、体系和结构的含义常常存在重叠和交叉之处。
通常，系统是指软件系统的总体，它包括各种硬件、软件和人员等组成部分，体系是指软件系统的分类体系，例如软件体系架构、功能体
系等；而结构则是指软件系统的内部组成结构，例如数据结构、模块结构等。
三者之间的联系在不同的上下文中有所不同，但它们都是软件工程中必不可少的概念，能够帮助人们更好地理解和分析软件系统。
系统的结构
整体性：是系统最基本的特性，也是观察和分析系 统最基本的思想和方法。 系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单 相加，系统的整体功能是各个要素（部分）在孤 立状态下所没有的。
例：一支球队
(2)相关性
• 相关性是指组成系统的各要素之间或系统整 体与部分之间的相互作用、相互联系。 如：建筑物的梁柱关系、钢材中的碳含量的高 低与强度、硬度、韧性的关系。 案例：厨具安装
根据系统的整体性特征,解释表中所列的现象.
现象 原因 三个人共同构成一个系统,每个人都是 一个和尚挑水吃, 其组成要素之一,如果三人之间的协作 两个和尚抬水吃, 关系处理得不好,反而办不好事情. 三个和尚没水吃. 三个小皮匠顶个 三个小皮匠构成一个整体,整体的功 能大于单独个体功能之和. 诸葛亮 一着不慎,全盘皆 在一个系统中,局部对整体的制约,部 输 分的变化会影响整体的变化,甚至还 会对全局产生决定性的影响. 为了整体的利益,要敢于舍弃局部利 丢卒保车 益.
小结
1、什么是系统
由相互联系、相互作用、相互依赖、相互制约 的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机 整体，称为系统。
2、系统的类型
系统的分类是根据研究对象的不同和研究的需 要来划分。 (1)整体性
3、系统的基本特性
(2)相关性 (3)目的性 (4)动态性 (5)环境适应性
(4)动态性
• 任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化 和发展之中。 • 运用系统的动态观点，有助于使我们不仅看到 系统的现状，而且看到系统的变化和发展，从 而预测系统的将来，掌握系统的发展规律。
计算机风扇
(5)环境适应性
• 一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能 量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统功 能和系统内各部分相互关系的变化。系统只有具 有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有 的特性，发挥自身作用，实现可持续发展。
工业机器人典型控制系统及结构
工业机器人典型控制系统及结构摘要：工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。
大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
关键词:工业机器人控制系统结构体系（一）工业机器人控制系统所要达到的功能机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下:（1）记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息.（2）示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。
在线示教包括示教盒和导引示教两种.(3）与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。
（4）坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。
（5)人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。
（6）传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。
（7）位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。
（8）故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断.(二)、工业机器人控制系统的组成(图1）(1）控制计算机：控制系统的调度指挥机构。
一般为微型机、微处理器有32位、64位等,如奔腾系列CPU以及其他类型CPU。
（2）示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
（3）操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作.（4）硬盘和软盘存储存:储机器人工作程序的外围存储器。
（5）数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。
（6）打印机接口:记录需要输出的各种信息。
（7）传感器接口：用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器.（8)轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制.（9）辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。
系统结构知识点总结
系统结构知识点总结一、系统结构的概念系统结构是指系统的总体框架和组成部分之间的相互关系。
在系统工程理论中，系统结构是系统工程的基础，它直接影响到系统的功能、性能、可靠性和成本等方面的设计和实现。
系统结构的优劣决定了整个系统的表现和效果，因此系统结构的设计是系统工程中至关重要的环节。
二、系统结构的特点1. 多样性：不同的系统有不同的结构特点，因此系统结构具有多样性和灵活性。
2. 整体性：系统结构是系统的总体框架，具有整体性和完整性的特点。
3. 层次性：系统结构往往具有层次结构，其中上层结构影响下层结构，下层结构又反过来影响上层结构。
4. 动态性：系统结构是动态变化的，随着系统的发展和演化，系统结构也会发生变化。
三、系统结构的基本原则1. 单一职责原则：一个系统组件只负责一个功能，避免功能交织造成的复杂性和难以维护的问题。
2. 开闭原则：系统结构应该对扩展开放，对修改封闭，使得系统可以灵活地调整和扩展。
3. 依赖倒置原则：系统中的抽象应该不依赖于具体实现，而具体实现应该依赖于抽象。
4. 接口隔离原则：系统中的各个组件应该具有独立的接口，避免不必要的依赖和耦合。
5. 最小化依赖原则：系统结构应该尽量减少模块之间的依赖，降低系统的复杂度和脆弱性。
四、系统结构的设计方法1. 自顶向下设计：先设计系统的整体框架，再逐步细化到具体的模块和组件。
2. 分而治之：将系统分解成若干个相互独立的模块和组件，分别进行设计和实现，最后进行集成测试和验证。
3. 模块化设计：将系统分解成若干个可重用的模块，使得系统具有良好的可维护性和扩展性。
4. 面向对象设计：采用面向对象的设计方法，将系统抽象成一组对象，通过对象间的交互来实现系统的功能和行为。
五、系统结构的常见模型1. 分层结构模型：将系统分解成若干水平层次的模块和子系统，每一层次都有单一的职责和功能。
2. 客户-服务器模型：将系统分为客户端和服务器端两部分，客户端负责用户界面和交互，服务器端负责业务逻辑和数据处理。
简述计算机系统的结构
简述计算机系统的结构
计算机系统的结构可以分为以下几个层次：
1. 硬件层：计算机系统的物理设备，包括处理器、内存、硬盘、输入设备和输出设备等。
2. 操作系统层：管理计算机硬件资源的软件，提供文件管理、进程管理、设备管理等基本功能。
3. 应用软件层：运行在操作系统之上的软件，包括办公软件、游戏、浏览器等。
4. 用户界面层：用户与计算机系统交互的接口，包括命令行界面、图形用户界面等。
5. 网络通信层：支持计算机系统之间的通信和数据交换，包括网络协议、通信接口等。
这些层次之间相互协作，共同构成了一个完整的计算机系统。
其中，硬件层是计算机系统的基础，操作系统层是计算机系统的核心，应用软件层是计算机系统
的功能体现，用户界面层是计算机系统与用户之间的桥梁，网络通信层则是计算机系统与外部世界之间的联系纽带。
计算机组成原理与系统结构
计算机组成原理与系统结构
计算机组成原理与系统结构是计算机科学中的一个重要课程，涉及到计算机硬件和软件的设计和实现。
计算机是由硬件和软件两部分构成的，硬件包括中央处理器、内存、输入输出设备等，而软件则包括操作系统、应用程序等。
在计算机组成原理中，我们主要学习计算机的基本原理和基本组成部分。
首先是计算机的基本原理，包括数字逻辑电路与门电路的设计与实现、布尔代数、时序电路等。
然后是计算机的基本组成部分，包括中央处理器、存储器、输入输出设备、总线等。
这部分内容主要涉及到计算机的组成和工作原理。
在系统结构方面，我们主要学习计算机系统的组成和结构。
计算机系统由硬件层面和软件层面构成。
硬件层面包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，而软件层面包括操作系统、应用程序等。
这部分内容主要涉及到计算机系统的组成和工作方式。
系统结构的基本特点
系统结构的基本特点系统结构是指一个系统内各个组成部分之间的关系和组织方式。
它是描述系统中各个组件、子系统或模块之间的互联关系和交互方式的一种抽象表示。
系统结构具有以下基本特点：1. 模块化：系统结构是由多个相互独立的模块组成的，每个模块具有特定的功能和责任，模块之间通过接口进行通信和交互。
模块化的设计可以提高系统的可维护性和可扩展性，便于对系统进行分解、重用和协作开发。
2. 层次化：系统结构可以由多个层次组成，每个层次负责不同的功能和抽象层次。
上层模块可以通过接口调用下层模块的功能，下层模块可以提供上层模块所需的服务。
层次化的设计可以提高系统的可管理性和可扩展性，便于对系统进行分层设计和分布式部署。
3. 分布式：系统结构可以由多个分布在不同地理位置或物理节点上的子系统组成，子系统之间通过网络进行通信和协作。
分布式的设计可以提高系统的可靠性和性能，便于实现系统的高可用和负载均衡。
4. 松耦合：系统结构中的各个模块或子系统之间应该保持松耦合的关系，即彼此之间的依赖和影响尽量降低。
松耦合的设计可以提高系统的灵活性和可测试性，便于对系统的局部进行修改和调整。
5. 高内聚：系统结构中的各个模块或子系统应该具有高内聚性，即模块内部的元素之间的关联和合作程度应该高于模块之间的关联和合作程度。
高内聚的设计可以提高系统的模块独立性和可重用性，便于对系统的局部进行单独开发和测试。
系统结构的基本特点对于构建可靠、可扩展和可维护的系统非常重要。
通过合理的模块化、层次化和分布式的设计，可以提高系统的可管理性和可扩展性，降低系统的复杂性和维护成本。
同时，通过松耦合和高内聚的设计，可以提高系统的灵活性和稳定性，使系统更加易于理解和修改。
系统结构的合理设计是系统工程师的核心能力之一，它直接影响到系统的质量和成功。
因此，在系统开发和设计过程中，需要充分考虑系统结构的基本特点，以确保系统能够满足用户的需求，并具备良好的性能和可维护性。
系统结构
一、系统结构定义：系统结构，是指系统内部各组成要素之间的相互联系、相互作用的方式或秩序，即各要素在时间或空间上排列和组合的具体形式。
二、系统结构的特点：稳定性、层次性、开放性、相对性。
系统结构，也用来表述对计算机系统中各级机器间界面的划分和定义，以及对各级界面上、下的功能进行分配。
各级都有自己的系统结构。
三、系统结构组成：1.概念从系统目的出发按照一定规律组织起来的、相互关联的系统元素的集合。
2.元素从最基本的意义来说，系统是由相互关联的元素构成的。
元素是指从研究系统的目的来看不需要再加以分解和追究其内部构造的基本成分。
例如，一家航空公司拥有飞机、工作人员和各种设备，这些便是航空公司系统中的元素。
3.大型系统与子系统有些系统，特别是大型系统，为了便于研究，可以分解成若干个子系统。
子系统在大系统的活动中起一个元素的作用，但是在需要考察子系统的构造时，又可将它分解为更小的子系统，例如，一个国家是个大系统，它由政治子系统、经济子系统、文化教育子系统、国家安全子系统等组成。
而这些子系统又分别由若干个更小的子系统组成，如经济子系统由工业、农业、商业、交通运输等子系统组成。
元素-子系统-系统这种表达系统层次构造的方式具有一定的相对性，这种分解不是唯一的。
4.元素与子系统关联性元素或子系统之间的相互关联（作用、影响、关系等）是系统结构的另一内容。
两个不同的系统可以由彼此完全相同的元素集合构成，但元素间有着不同的关联。
例如，一个电感线圈和一个电容器可以不同的关联方式（如串联、并联）而构成串联谐振系统或并联谐振系统。
因此，两个具有不同结构的系统，既可能是两个系统中的元素互不相同，也可能是元素相同而元素间的关联不同。
5.系统构架图系统结构可以用系统构造示意图表示（见图）。
图中大圆圈表示系统，内的小圆圈1，2,…, 表示元素或子系统,小圆圈间的连线表示与间的关联。
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非生命非开放系统
环境
生
适应
命 特
功能 征
自我意识
主动反馈
？尚不可知系统
• 层次主要强调宏观、微观差别。 强调两个问题属于不同层次，实 际上是指纵向关系，但不能在同 一个框架下研究他们之间的关系。
• 例：宏观经济、微观经济
• “该管的不管，不该管的又抓住 不放”
§3.4 系统的分类 •自然系统与人造系统 •实体系统与概念系统 •静态系统与动态系统 •封闭系统与开放系统
能是简单的，也可能是复杂的。
小系统 简单系统 大系统 系统
巨系统
简单巨系统 复杂巨系统
一般复杂巨系统 特殊复杂巨系统
（社会系统）
§3.5 系统的基本特性 1.整体性 2.相关性 3.结构性 4.动态性 5.目的性 6.环境适应性
• 任何一个系统都整是由体不性同部件（或要素）
依据一定逻辑要求构成的整体，并以一个 统一的整体存在于环境之中，而决不是这 些要素的简单凑合。尽管每一个部件都有 其各自不同的特征和功能，但对外总是以 系统的综合特性与功能显示出来。有这样 的事实：即使不全是功能完善的部件可以 构成性能良好的系统，反之即全是性能良 好的部件也不一定能构成一个完善的系统。 所以部件和子系统总是寓于整体中的。
• 环境的划分具有相对性，是相对于对 象系统的整体和独立功能而存在的。
3、系统的环境及其界限
系统界限：
• 系统界限：把系统和环境分开的 边界。
• 从空间结构看，边界是把系统与 环境分开的所有点的集合。
• 从逻辑而言，边界是系统构成关 系从起作用到不起作用的界限。
3、系统的环境及其界限
系统界限：
• 人们在认识事物时首先会对要认 识的问题划出一个范围，把要认 识的问题从无限联系中割离出来， 使系统以整个单位与环境发生联 系。
• 例：买左鞋，送右鞋
老张、老李与熊
• 系统与4、环系境统的的交输互入影与响输产出生了输 入和输出的含义。
• 外界环境系统的一个输入，通过 系统的处理和变换，必然会产生 一个输出，再返回到外界环境。
• 如图3-1所示。
• 一个系统5的、行系为统可的以反通馈过它的输
出来了解，并且利用输出的信息 反馈来调整输入。
主要明确SA研究什么样的系统问题
从系统的自自然然系属统性与角人度划造分系：统系统的
形成
和起源、是否有人参与 。
• 自然系统：自然形成，即由自然过程 产生的系统；
• 构成要素：自然物 （山川、河流、 生态、原始森林等）
• 特点：物质流的循环和演变是主流
• 例：海洋系统、矿藏系统、生态系统
自然系统与人造系统
• 概念系统：构成要素——非物质实体： 概念、原理、原则、方法、制度、程 序等（软要素）
• 企业系统、设备系统、工艺系统、控制系 统、管理信息系统、文化系统、制度系统、 战略系统；一台计算机、计算机网络、
实体系统实与体概系念统系与统概的关念系系：统
• 密切结合
• 实体系统是物质基础
• 概念系统是中枢神经，提供指导和服 务
指挥全部行 鸟 为的大脑， 哺乳动物 学习能力
动物学
层次
人类
系统
特征
实例
自我意识， 人
知识，符号 语言
相应学科
生物学 心理学
人类社 价值观、人 家庭、 会系统 类情绪表现 民族
超越 尚不可知 系统
历史学、社会 学、人类学、 行为科学
1.静态结构系统 2.简单动态系统 3.反馈控制系统 4.细胞系统 5.原生社会系统 6.动物系统 7.人类系统 8.人类社会系统 9.超越系统
1、按照系统规模分为： 小系统（little system） 大系统（large scale system） 巨系统 (giant system) ；
2、按照系统结构复杂程度分为： 简单系统(simple system) 复杂系统(complex system) 一般来说，小系统与大系统都属于简单系统，巨系统可
思考题：
• 一个良好的系统结构应具备的条 件与内容？
先进制造技术与管理一体化模式 和管理理论及其支持系统
时代特征对管理的要求
时代特征对管理的要求
时代特征
市场需 求与顾 客期望
生活 水平
对产品 的要求
数量时代 （二战后－ 50年代， 60-70年代）
能否支付 与买得起
价格低
质量时代
多元化 和谐
（60-70年代， （80年代中， (21世
4.一个完备的系统要有反馈。
系统输入
S1
系统周界
S2
系
统
环
境
S3
S4
系统输出
S1、S2、 S3 、S4——系统部件
系统结构
反馈圈
图3-1 系统的基本概念图
系统的定义
系统是由某些相互联系的部件集合 而成。这些部件可以是具体的物质，也 可以是抽象的组织。它们在系统内彼此 相互影响而构成系统的特性。由这些部 件集合而成的系统的运行是有一定目的 或目标的。
• §判3别.1特系征统的概念
1.一个系统是由一些相互联系和彼此影响着的 部件所组成，其中的部件及其结构是系统的 基本组成成分。
2.一个系统应具有一定的界限，以便能把系统 从所处的环境中分离出来，系统通过该界限 可以与外界环境发生能量、信息和物质等的 交流。
3.一个系统应具有一定的用途，系统的部件及 其结构的开发是为了实现该系统的目的，不 同的部件及其结构类型可以实现不同的特定 目的。
2、按系统对象涉及的领域：物质系统、生产系统、 作业系统、过程系统、管理系统、社会系统、工 业系统、农业系统、交通系统、通信系统等等。
3、按照物理、事理、人理属性的不同：客观物质 系统、管理系统、社会组织系统。
4、生命系统和非生命系统
钱学森：一般系统分类不考虑系统要素的具体构成，把研 究对象笼统看作系统。具体参照：系统规模和复杂度。
相应学科
任何学科中 的图形或文 字描述
简单动 预定的运 态系统 动方式
（平衡）
反馈控 传递信息 制系统 反馈
钟表，太阳 物理学，古 系，机器 典自然科学
恒速器
控制论
层次
细胞
系统
特征
实例
开放，自我 生物细胞
维持，与环 境交流
相应学科
新陈代谢 信息论
原生社 承担不同功 植物 会系统 能的部件
植物学
动物 系统
§3.2 系统的构成要素
❖系统的诸部件及其属性 ❖系统的结构 ❖系统的环境及其界限 ❖系统的输入与输出 ❖系统的反馈
1、系统的诸部件及其属性
• 系统的部件可以分为结构部件、操作 部件和流部件。
结构部件：相对固定的部分
操作部件：执行过程处理的部分
流部件：进行物质流、能量流、信息 流交换
• 当系统中的某个部件本身也是一个系 统能够时，就可以称此为该系统的子
• 足球队，湖泊中的水对有机污染物的净化
相关性
• 系统内各部件之间，系统内各层 次之间存在着相互联系、相互作 用、相互依存、相互制约地关系。
相关性
• 系统内各部件之间，系统内各层 次之间存在着相互联系、相互作 用、相互依存、相互制约地关系。
结构性
• 结构性是系统有机联系的反映。 本质的联系形成系统发展和变化 的规律，系统的稳定和本质的联 系形成了系统的结构。相同的部 件具有不同的结构形式时，该系 统就会产生不同的功能和效果。
企业系统
决定 资 源 有 限
适应 企业生存优势与风险分析
市场
需求无 限
• 根据波§尔3丁.3提系出统的一的般层系次统理论
所述的系统层次概念，以自然界 所存在的系统为着眼点，把物理 界、生物界及社会界的所有系统 分为9个层次，并作为系统运行 的基本单元。
层次
特征
静态结 框架式 构系统
实例
晶体结构 桥梁
• 广义地讲2，、系系统统内的部结件构之间一切 联系方式的总和，就是系统的结 构。
• 同样的部件，以不同方式联系起 来会得到不同的系统。
• 如金字塔结构－扁平化结构
系统环3境、：系统的环境及其界限
• 广义地讲，一个系统之外的一切事物 或系统的总和，称为该系统的环境。
• 令U为宇宙全系统，S为观察的对象 系统，S’为环境，则有S’＝U－S。 一切系统都在环境中形成、运行和演 变。只要S U ，它的环境就不是空 集。
系统在严格意义上是指具有自己的 构成要素或部件所没有的新特质的整体 构成物或部件集合体。 （1＋1>2）
S=<E，R>系统形式化表示
E=E1+E2+E3+…… Ei: 人 员 、 设 备 、 资 金 、 信 息、……
R=R1+R2+R3+…… Ri: 系统内部各个子系统之间的关 系；各个子系统与系统总体之间的关 系；各个子系统与环境之间的关系； 系统总体与环境之间的关系；
• 人造系统：人工生成，即人们为达到 某个目的按属性和相互关系将有关部 件（或元素组合而成的系统）。
• 构成要素：自然物、人、社会、概念
• 特点：人在其中起主导作用；目的性 和组织性突出
• 例：各类工程系统，控制系统，管理 系统等；
自然系统与自人然造系系统统与的关人系造：系统
• 实际系统大都是自然系统与人造系统的复 合系统。人造系统和自然系统存在着重要 联系，尤其是人为改造的自然系统。
• 在建造和管理人造系统时必须注意自然系 统的规律（埃及阿斯望水坝）
• 一位埃及专家说过的话，纳赛尔建了阿斯 旺水库，他被视为伟大的政治家，但是如 果有人炸掉阿斯旺水库，他将比纳赛尔更 伟大！
从系统构实成体要系素统的与物概资属念性系角统度划分：
• 实体系统：构成要素——物质实体： 有机物、无机物，矿物、生物、能量、 机械、人等（硬要素）