系统模型目标上下文建行为建模
复杂系统的建模和分析
复杂系统的建模和分析复杂系统指的是由大量相互作用的组成部分构成的系统，其中任意一个部分的变化都可能对整个系统产生影响，并且这些作用关系是非线性的，加上系统内部和外部的不确定性，这就使得复杂系统的建模与分析变得非常困难。
为了深入了解复杂系统的运行机制和行为规律，我们需要对其进行建模和分析。
模型的建立首先要确定系统的组成部分和其之间的相互关系，这需要从实际问题中抽象出关键要素，并根据其特性进行分类和分析，以确定其在整个系统中的作用和地位。
同时，还需要考虑系统中存在的多重反馈和非线性作用，以及外部环境的各种影响。
建模过程中，常用的方法有状态空间法、方程组法、网络模型、统计模型等。
其中，状态空间法是一种基于状态变量来描述系统行为和演化规律的方法，可以有效地对非线性系统进行建模和分析。
方程组法则是将系统的各个变量表示为方程的形式，并进行求解，其适用于一些简单的线性系统。
网络模型是利用图论和网络分析方法，将系统的各个元素和相互关系表示为节点和边，并利用网络的拓扑结构来分析系统的性质和行为规律。
统计模型则是基于大量数据的统计分析方法，常用于对现象进行建模和预测。
除了建模方法外，还需要对复杂系统进行分析，以发现其内部关系、演化规律和行为特征。
其中，动力学方法是一种常用的分析方法，其基于系统的状态变量和参数，来推导系统状态的演化方程和稳态解。
另外，还有一些非线性动力学方法，如混沌理论、奇异系统分析等，对复杂系统的分析也起到了很大的作用。
总之，建模和分析是深入了解复杂系统的重要手段，其主要任务是通过对系统的关键要素和行为规律的认识，从而发现系统内部的运行机制和规律，并为进一步的优化和控制提供决策支持。
这需要采用多种方法和手段，并结合实际问题进行分析和应用，以提高对复杂系统的认识和管理能力。
系统工程学学习总结系统建模与优化的理论与实践
系统工程学学习总结系统建模与优化的理论与实践系统工程学学习总结——系统建模与优化的理论与实践系统工程学是一门综合性学科，旨在研究和解决复杂系统的设计、开发、运营和优化问题。
在系统工程学的学习过程中，系统建模与优化是一项重要内容，本文将对系统建模与优化的理论与实践进行总结。
一、系统建模系统建模是对待研究对象进行抽象和描绘的过程，旨在找出问题的本质和关键。
它能够帮助我们理解和分析系统的结构、功能和行为，并为系统的优化提供基础。
1. 功能模型功能模型是系统建模中常用的一种方法。
它通过识别和描述系统中各个部分的功能及其相互关系，帮助我们理解系统的整体功能以及子功能之间的依赖关系。
常见的功能模型包括功能流程图和功能树等。
2. 结构模型结构模型主要关注系统中各个组成部分的结构和组织关系。
通过结构模型，我们可以清晰地描述系统中各种组件、模块或对象之间的关系，从而更好地理解系统的内部结构。
常见的结构模型有层次结构图、数据流图等。
3. 行为模型行为模型是描述系统中各个部分的动态行为和相互作用方式的模型。
通过行为模型，我们可以模拟系统中各种状态的变化，分析系统的响应和行为，并发现潜在的问题或优化方案。
常见的行为模型包括状态转换图、时序图等。
二、系统优化系统优化是通过调整系统的各个组成部分、参数或结构，使系统在满足一定约束条件的前提下，达到最优性能或效果。
系统优化不仅依赖于理论的支持，也需要实践中的验证和调整。
1. 数学建模数学建模是系统优化的重要手段之一。
通过建立合适的数学模型，我们可以将复杂的系统问题转化为数学形式，并利用数学工具和方法进行求解和优化。
常用的数学建模方法包括线性规划、动态规划、遗传算法等。
2. 实验设计实验设计是系统优化的另一种重要方式。
通过设计合适的实验方案，我们可以获取系统的观测数据，并利用统计学方法进行分析和优化。
实验设计可以帮助我们验证理论模型的有效性，并找出系统中的潜在问题与改进方向。
3. 模拟与仿真模拟与仿真是系统优化的实践手段之一。
系统工程第三章系统建模方法
聚集性
节点倾向于形成紧密的集群或 社区。
鲁棒性与脆弱性
网络对随机攻击具有鲁棒性， 但对针对性攻击表现出脆弱性。
复杂网络的建模过程
确定网络节点与边 构建网络拓扑结构
分析网络特性 建立网络动态模型
识别系统中的实体作为节点，确定实体间的相互作用或关系作 为边。
根据节点和边的定义，构建网络的拓扑结构，包括节点的连接 关系和边的权重等。
目的
系统建模的主要目的是为了更好地理 解和分析系统的结构和行为，预测系 统的性能，以及为系统的优化设计和 控制提供决策支持。
系统建模的基本原则
准确性原则
模型应能准确地反映实际系统的本质特征和 主要行为。
可操作性原则
模型应具有可操作性和可计算性，以便进行 数值仿真和实验验证。
简明性原则
模型应尽可能地简单明了，避免不必要的复 杂性和冗余信息。
数据流图
使用数据流图描述系统中数据的流动和处理过程， 清晰地表达系统功能和数据之间的关系。
3
数据字典
对数据流图中的每个元素进行详细定义和描述， 形成数据字典，为系统分析和设计提供准确的数 据基础。
结构化设计方法
模块化设计
01
将系统划分为若干个功能模块，每个模块完成特定的功能，模
块之间通过接口进行通信。
多态是指允许使用父类类 型的指针或引用来引用子 类的对象，并可以在运行 时确定实际调用的子类对 象的方法。
面向对象的建模过程
识别对象
从问题领域中识别出实体和概念，将它们抽 象为对象。
定义类
根据对象的共同特征定义类，包括类的属性 和方法。
建立类之间的关系
通过继承、关联、聚合等方式建立类之间的 关系，形成类的层次结构。
复杂系统的建模和控制方法
复杂系统的建模和控制方法第一章：引言复杂系统建模和控制方法是现代科学与技术发展中的关键问题之一。
复杂系统是由大量互相作用的不同部分组成的，在这些部分之间可能存在相互依赖、非线性关系与随机性影响等特性。
复杂系统建模和控制方法在很多领域中都有广泛的应用，包括物理、化学、生物、金融、环境、社会等等。
本文将从不同的角度对复杂系统的建模和控制方法进行讨论，提供一些有益的思路和建议。
第二章：常用的复杂系统建模方法在建模过程中，选择一个合适的数学模型是非常重要的。
下面列举几种常用的方法：1. 线性回归模型线性回归是一种基本的建模方法，使用线性方程来描述变量之间的相互作用以建立模型。
这种方法的适用条件是数据集中变量之间存在简单的线性关系。
2. 非线性回归模型非线性回归模型是针对存在非线性关系的数据，使用非线性方程描述变量之间的相互作用以建立模型的方法。
在模型的选择和参数估计过程中需要特别注意。
3. 神经网络神经网络是模仿人类神经系统的工作原理而建立的一种模型，可以适用于处理非线性的、高度关联的数据集。
神经网络适合建立那些数据较复杂，而且变量之间联系较为难以确定的模型。
第三章：复杂系统的控制方法复杂系统的控制方法需要结合复杂系统本身的特点和需要达到的目标来确定。
下面介绍几种常见的方法：1. 反馈控制反馈控制是一种将系统的输出信息与期望的输出信息进行比较的控制方法。
通常将期望输出信息与实际输出信息之间的误差做为反馈信号，通过对信号的处理来改变控制器的输出并影响系统的行为。
2. 非线性控制非线性控制方法依赖于非线性系统的特点，根据系统的状态和输入变量设计相应的控制器，以实现目标控制。
非线性控制通常比线性控制更加灵活，可以适用于更加复杂的系统。
3. 自适应控制自适应控制方法可以根据系统的状态与环境的变化进行调整，以达到更精准的控制效果。
自适应控制的设计需要更多的先验知识，一旦出现不良效应，容易导致系统失控。
第四章：结论复杂系统的建模和控制方法是一个相对独立的学科领域，需要跨越多个学科的边界，深入挖掘系统本身的特点。
UML的定义和组成详细介绍
UML的定义和组成详细介绍⽬录1、UML1.1概述UML(Unified Modeling Language 统⼀建模语⾔) 是为软件系统的制品进⾏描述（specifying）、可视化（visualizing）、构造（constructing）、⽂档化（documenting）的⼀种语⾔。
UML规范⽤来描述建模的概念有: 类、对象、关联、职责、⾏为、接⼝、⽤例、包、顺序、协作，以及状态。
1.2 UML是⼀种建模语⾔建模⽅法 = 建模语⾔ + 建模过程。
建模语⾔定义了⽤于表⽰设计的符号(通常是图形符号)；建模过程描述进⾏设计所需要遵循的步骤。
标准建模语⾔UML是⼀种建模语⾔，⽽不是⼀种⽅法，它统⼀了⾯向对象建模的基本概念、术语及其图形符号，为⼈们建⽴了便于交流的共同语⾔。
建模能⼒：建模⽅法 + 领域知识 + 实践1.3 UML语⾔包含三⽅⾯1. UML基本图素：它是构成UML模型图的基本元素。
例如类、对象、包、接⼝、组件等。
2. UML模型图：它由UML基本图素按照UML建模规则构成。
例如⽤例图、类图、对象图、…等。
3. UML建模规则：UML模型图必须按特定的规则有机地组合⽽成,从⽽构成⼀个有机的、完整的UML模型图（well-formed UMLdiagram）。
2、UML⽀持软件体系结构建模为了表达不同的软件开发相关⼈员在软件开发周期的不同时期看待软件产品的不同侧重⾯, 需要对模型进⾏分层。
UML根据软件产品的体系结构（architecture）对软件进⾏分层。
软件的体系结构分解为五个不同的侧⾯，称为4＋1视图(view)。
分别是：⽤例视图（Use case view，Scenarios）—场景视⾓逻辑视图(Logical view) — 逻辑视⾓进程（过程）视图（Process view） — 过程视⾓实现（开发）视图(Implementation view) —开发视⾓部署（物理、配置）视图(Deployment view) —物理视⾓每个视图分别关注软件开发的某⼀侧⾯视图由⼀种或多种模型图(diagram)构成模型图描述了构成相应视图的基本模型元素（element）及它们之间的相互关系。
系统建模基本知识汇总
系统建模基本知识汇总系统建模是指对一个系统进行建立模型的过程，可以通过模型来描述系统的特征、结构、行为和性能等方面。
系统建模是复杂系统研究的基础，可以帮助我们理解系统的整体特征和运行规律，为系统设计、优化和管理提供依据。
在进行系统建模之前，需要明确系统的目标和范围。
系统目标是指系统实现的功能和所要达到的效果，系统范围是指系统所包含的组成部分和与外界的接口。
系统建模的基本知识主要包括以下几个方面：1.系统的特征描述：系统的特征描述可以从结构和行为两个方面进行。
结构描述主要涉及系统的组成部分和它们之间的关系，可以使用框图、图表和树状结构等方法来表示；行为描述主要涉及系统的动态演化和交互过程，可以使用状态图、序列图和活动图等方法来表示。
2.系统的组成部分：系统的组成部分可以分为静态部分和动态部分。
静态部分是指系统的结构和组成元素，包括系统的组件、接口和数据等；动态部分是指系统的行为和运行过程，包括系统的事件、操作和状态等。
3.系统的交互与接口：系统与外界的交互和接口是系统建模中的重要内容。
系统可以与其他系统或外部资源进行信息交换和数据传输，通过接口来实现系统之间的通信和协作。
接口描述可以包括接口的信息流、接口的函数和操作等。
4.系统的性能评估：对系统的性能进行评估是系统建模的重要目标。
性能评估可以从多个角度进行，如时间性能、空间性能、可靠性和安全性等。
常用的性能评估方法包括模拟分析、仿真实验和性能测试等。
5.系统的优化和改进：通过对系统进行建模和性能评估，可以找到系统的不足和瓶颈，并提出优化和改进方案。
优化和改进可以从系统的结构、算法和参数等方面进行，来提升系统的性能和效果。
除了以上基本知识，系统建模还涉及到一些相关概念和方法，如需求分析、系统设计、系统验证和系统管理等。
系统建模是一个多学科、多层次的领域，涉及到计算机科学、控制理论、运筹学、统计学和心理学等多个学科的知识。
总之，系统建模是对系统进行描述和分析的过程，可以帮助我们理解系统的特征和行为，为系统设计和优化提供依据。
控制系统中的系统建模与模型验证
控制系统中的系统建模与模型验证控制系统是将各种物理量转化为电信号，并通过计算机进行处理和控制的系统。
在控制系统的设计和开发中，系统建模和模型验证是至关重要的步骤。
系统建模是指将现实世界的系统抽象为数学模型的过程，而模型验证则是验证所建立的模型是否准确地反映了系统的行为。
一、系统建模在进行系统建模之前，我们需要明确系统的输入、输出和内部结构。
系统的输入是指外部对系统的控制，输出是系统的响应，而内部结构则是系统各个组成部分的联系和相互作用。
1. 功能模型功能模型是系统建模中最常见的一种模型。
它描述了系统的功能和输入输出关系。
对于一个简单的控制系统来说，功能模型可以用框图或者流程图表示。
在框图中，用矩形表示功能模块，用箭头表示输入输出关系。
2. 状态空间模型状态空间模型描述了系统在不同时间点的状态和状态之间的转移关系。
它可以用矩阵和向量表示，其中状态向量包含了系统的所有状态变量，状态转移矩阵描述了状态之间的转移规律。
3. 传递函数模型传递函数模型描述了系统输入和输出之间的关系。
它是一种频域模型，可以用分子多项式和分母多项式表示。
传递函数模型常用于线性系统的建模，可以通过频率分析来研究系统的稳定性和性能。
二、模型验证模型验证是验证所建立的模型是否准确地反映了系统的行为。
在模型验证过程中，我们需要对模型进行仿真和实验验证。
1. 仿真验证仿真验证是通过计算机模拟系统的行为，从而验证模型的准确性和可行性。
在仿真验证过程中，我们可以根据模型的输入，计算系统的输出，并与实际数据进行对比。
如果模型的输出与实际数据吻合较好，说明模型是可靠的。
2. 实验验证实验验证是通过实际搭建系统的物理模型，并进行实验测试来验证模型的准确性。
在实验验证中，我们需要搭建控制系统的硬件平台，并根据模型的输入，测量系统的输出。
将实际数据与模型的输出进行对比，以验证模型的准确性。
三、总结控制系统中的系统建模和模型验证是控制系统设计中不可或缺的一步。
系统模型目标上下文建行为建模-Read
是由使用面向对象分析和设计方法的开发者所 设计的 已经变成面向对象 建模的一个有力的标准 记号法
对象类用一个长方形来表示,在顶端是名字的，属性
在中间，在底部的区段中是操作 在对象类 之间的关系( 关联)用对象之间的连线表示 继承是一个泛化，在层次结构中表现为“向上”而 不是“向下”
图书馆类层次
要点
语义数据模型描述系统导入和导出的数据的 逻辑结构 对象模型描述系统中实体及其分类关系和聚 合关系
三 行为模型
行为模型
行为模型用来描述系统的全部行为 行为模型的两种类型
数据处理模型：展现数据在系统中移动时如何被
处理的 状态机模型：说明系统如何响应事件的
这两个模型对系统的行为描述是必需的
3.1 数据流模型
数据流模型是描述数据处理的直观的方 式 数据流模型用来描述数据是如何在系统 中流动的 数据流模型是需求分析方法的重要组成 部分 数据流模型采用简单和直观的符号，以 利于客户的理解
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反应的
二 系统上下文模型
2.1 上下文模型
▪ 上下文模型通常说明系统的边界 ▪ 社会和组织的因素,系统的边界充满了非
技术因素
▪ 体系结构模型展现一个系统和它其他系 统的关系(定义系统上下文和系统与环境 之间的依赖关系)
▪ 简单的体系结构模型一般要以其他模型 共同来描述
ATM系统的上下文
Branch accounting
3.2 状态机模型
▪ 状态机模型是一种描述系统对外部和内部事 件响应的行为建模
▪ 这中系统多是由外界的激励而驱动的，通常 用于对实时系统的建模
▪ 状态机模型中系统状态用节点表示，而事件 用这些节点之间的弧来表示。当事件发生时， 系统从一个状态转移到另一个状态
Full power
Waiting do: display
➢ 状态机模型：说明系统如何响应事件的
▪ 这两个模型对系统的行为描述是必需的
3.1 数据流模型
▪ 数据流模型是描述数据处理的直观的方 式
▪ 数据流模型用来描述数据是如何在系统 中流动的
▪ 数据流模型是需求分析方法的重要组成 部分
▪ 数据流模型采用简单和直观的符号，以 利于客户的理解
订单处理的数据流图
Send to supplier
Checked and signed order
+ order notification
Adjust available budget
Order amount + account details
Orders file
Budget file
数据流图
▪ 上述模型说明了货物订单是如何在各个过程之间流动的， 同时描述了其中的数据存储
▪ 数据流模型的价值主要体现在它对系统中的数据和数据 存储在特定的过程中的流动的跟踪和记录，有助于系统 分析人员理解系统中到底发生了什么
▪ 数据流模型是从功能角度来看待系统而得到的模型，对 数据的每一个变换用一个处理过程来描述。它不仅可以 用来描述系统内的处理过程，有时还能有效地描述系统 的上下文。数据流模型可以描述不同系统间以及子系统 之间是如何交换信息的
State W aiting Half power Full power Set time
Disabled Enabled Operation
Description The oven is waiting for input. The display shows the current time. The oven power is set to 300 watts. The display shows ‘Half power’. The oven power is set to 600 watts. The display shows ‘Full power’. The cooking time is set to the user’s input value. The display shows the cooking time selected and is updated as the time is set. Oven operation is disabled for safety. Interior oven light is on. Display shows ‘Not ready’. Oven operation is enabled. Interior oven light is off. Display shows ‘Ready to cook’. Oven in operation. Interior oven light is on. Display shows the timer countdown. On completion of cooking, the buzzer is sounded for 5 seconds. Oven light is on. Display shows ‘Cooking complete’ while buzzer is sounding.
SW07
系统模型
目标
▪ 上下文建、行为建模，数据 建模 和对象建模 ▪ 介绍在统一建模语言(UML)中使用的一些记
号
内容
▪ 上下文模型 ▪ 行为模型 ▪ 数据模型 ▪ 对象模型
一 系统模型概述
1.1 系统模型
▪ 系统模型：系统经过需求分析后的抽象描述 ▪ 系统模型能帮助非专业人士理解系统的功能，有利
time
Half power
微波炉模型
Full power
do: set power = 600
Timer
Number
Full
Set time
power do: get number
exit: set time
Half
power
Door
Timer
closed
Door
Start
open
f power
于同客户人员交流 ▪ 不同的模型从不同的角度展现系统
➢ 外部角度：展现的是系统的上下文或环境(建模) ➢ 行为角度：展现的是系统的行为(建模) ➢ 结构角度：展现的是系统的体系架构和数据结构(建模)
1.2 模型类型
▪ 数据处理模型：展现数据如何在不同的阶段被 处理的
▪ 组成模型：展现实体是如何由其他实体组成的 ▪ 体系结构模型：展现整个系统的主要的子系统 ▪ 分类模型：展现实体是如何拥有共性特性的 ▪ 刺激/ 响应模型：展现系统是如何对事件作出
system
Branch counter system
Security system
Auto-teller system
Maintenance system
Account database
Usage database
三 行为模型
行为模型
▪ 行为模型用来描述系统的全部行为 ▪ 行为模型的两种类型
➢ 数据处理模型：展现数据在系统中移动时如何被 处理的
do: set power = 300
Door closed
Enabled
do: display 'Ready'
Operation do: operate
oven
Cancel
Door open
Waiting
do: display time
Disabled
do: display 'Waiting'
微波炉状态描述