系统的基本特性分析.ppt

Add Your Company Slogan 3.2 系统的基本特性分析 一、波轮式全自动洗衣机系统分析 自主阅读课本回答问题: n1、洗衣机的组成、功能是什么？各部分与功能 的关系？ n2、洗衣机波轮安装方式与洗涤效果是什么关系 ？ n3、洗衣机的其他组成部分（除波轮外）对总功 能起什么作用？ n4、洗衣机的各个系统间是怎样相关联的？ n5、洗衣机工作是与外界环境有哪些关系？ n（1）组成：波轮式洗衣机由洗涤与脱水桶、 波轮、传动机构、操作与控制面板、机箱体、 进水机构、排水机构和供电线路等部分组成。 n（2）功能：洗衣机的总体功能是洗净衣物。 为达到目的，它的各组成部分各具分功能和作 用，以支撑现实总共能。 1.组成与功能 喷流式： 类似手工洗衣，洗涤时间短、污垢容 易洗掉、机器结构简单、故障少和造价低廉 ，但是容易对织物造成较大的损伤。 旋涡式： 波轮装在洗衣机底部，洗剂时形成强 烈的涡流，洗涤时间短、结构简单、价格便 宜、磨损较轻。 2. 安装方法决定洗涤效果 3. 上盖：保证安全和洗涤液不外溢。 机箱：安置组合各个部分，并起支撑作 用。 洗衣桶：容纳洗涤液和洗涤物品。 操作面板：操控洗涤程序。 各个组成部分按照功能分别称为给水子系 统、驱动运动子系统、操作控制子系统、支撑 子系统等。水流的洗涤与漂洗简称为洗，是洗 衣机的核心，围绕着它，各组成部分之间实现 有机关联。 先从各个局部看： n供电、驱动 波轮旋转水流形成； n进水（注水）洗涤、漂洗排水； n面板上各开关、按钮各个洗涤程序； n将各部分装于机箱体内洗衣机整体； 4. 洗衣机各组成部分之间的关系 水流的洗涤与漂洗 驱动运动 进水、排水 洗涤程序 桶、机箱 洗衣机各部分之间关系示意图 5.洗衣机和外接环境之间的关系 洗衣机 进水 供电 操作者支撑基 排水 噪声 洗衣机与环境关系示意图 n进水：环境给洗衣机诸如工作的介质。 n供电：环境给洗衣机提供工作能量。 n操作者：环境（人）向洗衣机发出工作程序的 信息。 n噪声：洗衣机工作过程中向外界环境加强的一 种影响。 n排水：洗衣机工作过程中向外界环境排放物质 。 n支撑基：有两层关系：一是左边的指向洗衣机 的箭头，表示环境给洗衣机提供支撑；二是右 边的指向支撑基的箭头，表示洗衣机工作过程 中向外界环境增加的有一种影响，如振动。 如果电源电压和频率有大幅的波动，会给洗衣 机的工作带来什么影响？ 洗衣机工作时，放置在什么地方好？为什么？ 走进生活思考： 洗衣机的电动机工作的额定电压为220- 240V，频率为50Hz。如果电压过小，电动机 不能启动。如果电压过大，电动机绕组会烧毁 。频率大小变化，会导致绕组内感应电动势的 大小发生变化，影响正常工作。 洗衣机工作时放置在卫生间好，有几个原 因：上下水方便，噪音对正常生活造成影响小 ，和浴室相比，卫生间的湿度小，不会出现因 湿度大而产生的短路、腐蚀等现象。 n评价：主要有以下几点：可靠性、返修率；实 用性，包括洗涤容量、外形大小等；性能/价 格比；安全、节能、环保；外表、美观。 n小结：洗衣机作为一个整体，总体的功能就是 洗净衣服。它的各个组成部分都是围绕着支撑 实现总功能来确定其结构、工作方式的；各个 组成部分的设计要服从于整体功能、整体效益 的需要。 洗衣机系统的评价与小结 赛龙舟 n 当然，作为一项有着两千多年历史的传统比赛项目， 赛龙舟仍然具有不可替代的魅力。 n1983年，经国家体育总局批准，龙舟成为国家开展的 正式体育项目。常州在2001年正式恢复了自明代就已 有之的“六龙竞渡白云溪”地方民俗活动。在市区最繁 华的地段，组织龙舟队伍竞渡，配合以舞龙大赛、龙 风筝竞技、龙文化展示、水陆空立体式表演等系列活 动。 现在，端午习俗如今已飘香海内外，龙舟竞渡更成 为世界性的体育项目 。 龙舟竞渡 二、龙舟赛艇系统分析 1、龙舟赛艇系统的功能与构成 （1）系统的功能：用于团队比赛。 （2）系统的构成： n艇体子系统：支撑荷载，合理的艇身造型可以减少 水的阻力。 n运动子系统：主要由若干副浆组成，用于划水；艇 后设舵或由一桨代替。 n动力子系统：由若干名运动员组成，按艇上指挥号 令划桨。 n2、比赛取胜要素 u划的力量大 u前进的方向性好 u总体质量尽可能的小 n3、赛艇的定量描述分析尝试 n（1）赛艇速度的获得 奋力划桨，水给桨以反作用，赛艇得到动力， 记做F1，空气和水给赛艇的阻力，记做F2。艇 与人的质量m，由F=ma和F=F1-F2。可得加速 度a，有了a就获得了速度v。 （2）作用于艇上力的平衡 ma-F=0（ma本质上是一种力，表示运动体要 克服的惯性；F表示施加于运动体上的外力，包 括动力、阻力或其他的力。） n（3）赛艇质量的权衡 赛艇的质量有两部分组成，人和赛艇及其设备。 上艇运动员的选择要求应该是：力气大而质量相对小。 n（4）赛艇运动的数学描述 赛艇运动可以用牛顿第二定律进行严格的定量描述。 这种描述运动特性的数学表达式，一般称为数学模型。 寻求某一运动的数学模型的过程，称之为建模过程。 n4、龙舟赛艇系统的评价与小结 （1）评价 影响赛艇速度的因素：划的力量大、前进的方 向性好、总体质量尽可能小。 （2）小结 赛艇系统作为一个整体，它的功能和目的是比 赛与取胜。作为系统它具有整体性、目的性、各 个子系统的相关性和工作环境的适应性等特性。 n通过洗衣机和赛龙舟两个案例的分析过程，总 结方法如下： 分析研究 评价比较 阐明问题 n思考： n1、速度是怎样产生的？如果考虑阻力，实际的 动力值应该怎样考虑？怎样才能减少阻力？ n2、在上面的分析中，只重点讨论了施加动力的 大或小的作用。如果考虑提高划桨的频率，会 带来什么作用？ n3、如果突然出现一阵风吹到赛艇上，结合牛顿 第二定律的公式，做一些论述？ n4、将龙舟赛艇系统与波轮式全自动洗衣机相对 比，试就系统内部各分系统的关联关系和系统 与外界环境关系，对赛艇系统做一些分析。 系统的基本特性整体性 系统的整体性： 系统是一个整体，它不是各个要素的简单 相加，系统的整体功能是各要素在孤立状 态下所没有的。 整体性：系统最基本的特性。 1+1 2 “阿波罗”登月计划 n 20世纪60年代末美国的“阿波罗”登月计划把载人飞船 送上了月球，飞船和运载火箭共有700多万个零件，这些 零件本身都很一般，没有一个是新研制的，但正是这些一 般的零件按照一定的结构组成了能把人送上月球的性能优 越的飞船。 思考：以上案例说明了什么？ 系统的整体功能大于各部分的功能之和。（即1+12） 07年8月17日无锡市区，一辆汽车由于刹车片零 件质量有问题，使刹车迟缓而造成重大车祸。 消防员赶到时，车上四人,已经直接被火化了. (1)整体性 任何一个要素发生变化或出现故障，都会影响其他要素或整 体的功能发挥。 一、系统具有整体性 4、系统要求它的局部服从整体，强调整体观点、整体目标 和整体效益。 1、系统的整体性也称为集合性，是系统的最基本属性。 2、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。 3、系统不是各元素的简单集合，也不是简单的数量相加。 侧重“部分影响整体” n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。 (2)相关性 生态系统的相关性生态系统的相关性 (3)目的性 也称为功能性。每个系统都具有特殊 功能。这也正是区别不同系统的标志 。 (3)目的性 设计这个钟表的目的是为了满足人们对计时功能的需要 5、环境适应性 系统必须适应外部环境的变化。 例如：“春捂秋冻” n人自身就是一个系统，春天穿多一 些是对冬天的一种适应和衔接 n秋天穿少一点是对夏天的衔接和向 冬天过渡到一种准备。 n两者都是为了使人的身体逐渐适应 外界气温的变化而不至于生病 另外，保护色的作用也是为了保护动物自身的生存。 绿色草丛中的蝈蝈 北极熊 冬天和夏天的雷鸟 小结： 系统的基本特性 (4)环境适应性 (3)目的性 (2)相关性 (1)整体性 整体的角度 联系的观点 发展的眼光 哲学 观点 分析以下例子反映系统的哪方面基本特性。 1、西游记中师徒四人需要 齐心协力才能取得真经。 2、某大桥使用后发生垮塌， 经调查事故原因是建筑水泥的 标号没有达到国家标准。 3、火车铁轨每段之间需要有 一定的缝隙，以免热胀冷缩后 铁轨变形发生脱轨。 整体性 相关性 相关性 环境适应性 四、系统分析的基本方法 n1、系统的思想 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。 n2、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 。 定性分析 n定性分析： 就是对研究对象进行“质”的方面的分析。 具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及 抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思 维加工，从而能去粗取精、去伪存真、由此及 彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在 规律。 定量分析 n 定量分析是依据统计数据，建立数学模型 ，并用数学模型计算出分析对象的各项指标及 其数值的一种方法。 n 相比而言，定量分析更加科学，但需要较 高深的数学知识，而定性分析方法虽然较为粗 糙，但在数据资料不够充分或分析者数学基础 较为薄弱时比较适用。 n 不同的分析方法各有其不同的特点与性能 ，但是都具有一个共同之处，即它们一般都是 通过比较对照来分析问题和说明问题的。 案例分析田忌赛马 1、田忌与齐王的三局赛马可以有几种方案？ 2、孙膑所出的主意，为什么能使田忌赢了齐王？ 2、系统分析的基本方法 战国时代，齐王常与他的大将 田忌赛马，双方约定每场各出一 匹马，分三场进行比赛。齐王的 马有上、中、下三等，田忌的马 也有上、中、下三等，但每一等 都比不上齐王同等的吗，于是田 忌屡赛屡输。一日，田忌的宾客 、对军事颇有研究的孙膑给田忌 除了一个主意，结果田忌以二比 一赢了齐王。 系统分析的一般步骤： n明确问题，设计目标：明确所要研究问题的性质和范 围，提出所要达到的目标，明确约束条件 n收集资料，制定方案：收集相关资料，制定解决问题 的各种备选方案，预计可能产生的各种结果 n分析计算，评价比较：对资料和数据做必要的计算， 进行各子系统的分析，再进行系统的整体性分析，将各种方 案进行评价对比，选择最佳方案 n检验核实，做出决策：如果对方案不够满意，还可以 按上述程序反复进行，直到获得满意的方案为止 系统分析的主要原则： n整体性原则： n科学性原则 n综合性原则 三个阶段： n1、阐明问题:分析的对象（系统）、系统 的整体功能、系统的组成 n2、分析研究：系统内部机理、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 n3、评价比较：系统性能、品质评价，系 统运行效果评价，同类系统间比较，找出 优劣。 当堂检测：