機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)(1)

1、機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)（1 1） 緒論緒論 系統(tǒng)集成的建模與仿真系統(tǒng)集成的建模與仿真 系統(tǒng)集成的控制技術(shù)系統(tǒng)集成的控制技術(shù) 系統(tǒng)集成中的接口和總線標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)集成中的接口和總線標(biāo)準(zhǔn) 儀器儀表系統(tǒng)集成技術(shù)儀器儀表系統(tǒng)集成技術(shù) 智能儀器軟硬件集成技術(shù)智能儀器軟硬件集成技術(shù) 基于虛擬儀器技術(shù)的系統(tǒng)集成基于虛擬儀器技術(shù)的系統(tǒng)集成 微納機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)微納機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)第一章第一章 緒論緒論 1.1 1.1 系統(tǒng)集成的提出和發(fā)展系統(tǒng)集成的提出和發(fā)展1.2 1.2 系統(tǒng)集成的基本概念系統(tǒng)集成的基本概念1.3 1.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成 新產(chǎn)品從構(gòu)思到出現(xiàn)在市場(chǎng)周期越來(lái)越短，是新產(chǎn)品從構(gòu)思到出

2、現(xiàn)在市場(chǎng)周期越來(lái)越短，是 俗稱俗稱“攢攢”出來(lái)、雅稱出來(lái)、雅稱“集成集成”出來(lái)的。出來(lái)的。 原來(lái)很多孤立的儀器和機(jī)電設(shè)備有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，原來(lái)很多孤立的儀器和機(jī)電設(shè)備有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，產(chǎn)生了產(chǎn)生了1+121+12的效果。的效果。 創(chuàng)新和效率形成時(shí)代旋律中頻頻出現(xiàn)的加強(qiáng)音。創(chuàng)新和效率形成時(shí)代旋律中頻頻出現(xiàn)的加強(qiáng)音。1.1 1.1 系統(tǒng)集成的提出和發(fā)展系統(tǒng)集成的提出和發(fā)展 計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使一個(gè)個(gè)孤立的個(gè)體計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使一個(gè)個(gè)孤立的個(gè)體作為模塊連成有機(jī)的整體。作為模塊連成有機(jī)的整體。 機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)正是在這樣的一些理念下發(fā)展機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)正是在這樣的一些理念下發(fā)展起來(lái)的。起來(lái)的。 計(jì)算

3、機(jī)集成制造計(jì)算機(jī)集成制造的概念最早是美國(guó)人的概念最早是美國(guó)人Harrington Harrington J.J.于于19731973年提出來(lái)的，強(qiáng)調(diào)年提出來(lái)的，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成的觀點(diǎn)系統(tǒng)集成的觀點(diǎn)，信息的觀點(diǎn)信息的觀點(diǎn)。大的機(jī)電系統(tǒng)集成大的機(jī)電系統(tǒng)集成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS CIMS (Computer Integrated (Computer Integrated Manufacturing System)Manufacturing System)小的機(jī)電系統(tǒng)集成小的機(jī)電系統(tǒng)集成一臺(tái)設(shè)備、一臺(tái)儀器、片上系統(tǒng)一臺(tái)設(shè)備、一臺(tái)儀器、片上系統(tǒng)SoC (System-on-a-Chi

4、p)SoC (System-on-a-Chip) 1975 1975年美國(guó)年美國(guó)HoneywellHoneywell公司首先推出公司首先推出了以微處理器為基礎(chǔ)的了以微處理器為基礎(chǔ)的TDC-2000TDC-2000型總體型總體分布式控制系統(tǒng)（分布式控制系統(tǒng)（Total Distributed Total Distributed ControlControl，簡(jiǎn)稱為，簡(jiǎn)稱為TDCTDC），實(shí)現(xiàn)集中管理），實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控制，稱之為集散控制系統(tǒng)。、分散控制，稱之為集散控制系統(tǒng)。 DCS DCS的出現(xiàn)使系統(tǒng)的控制方式發(fā)生了質(zhì)的變化，的出現(xiàn)使系統(tǒng)的控制方式發(fā)生了質(zhì)的變化，是控制史上的一個(gè)里程碑。吸收

5、了計(jì)算機(jī)技術(shù)是控制史上的一個(gè)里程碑。吸收了計(jì)算機(jī)技術(shù)（ComputerComputer）、自動(dòng)控制技術(shù)（）、自動(dòng)控制技術(shù)（ControlControl）、數(shù)據(jù)通）、數(shù)據(jù)通信技術(shù)（信技術(shù)（CommunicationCommunication）、）、CRTCRT（Cathode Ray Cathode Ray TubeTube）顯示技術(shù)的所謂）顯示技術(shù)的所謂“4C4C技術(shù)技術(shù)” 。 以數(shù)字控制代替了模擬控制，形成各種以數(shù)字控制代替了模擬控制，形成各種分布式控分布式控制系統(tǒng)制系統(tǒng)DCSDCS（Distributed Control SystemDistributed Control System）。

6、這種）。這種系統(tǒng)精度有所提高，而且具有集中管理、分散控制、系統(tǒng)精度有所提高，而且具有集中管理、分散控制、危險(xiǎn)分散、可靠性高、組態(tài)容易和擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。危險(xiǎn)分散、可靠性高、組態(tài)容易和擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 DCS DCS是以微處理器為基礎(chǔ)的。進(jìn)入是以微處理器為基礎(chǔ)的。進(jìn)入8080年代中年代中后期，后期，可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器PLC （Programmable Programmable Logic ControllerLogic Controller）也開(kāi)始應(yīng)用微處理器，而）也開(kāi)始應(yīng)用微處理器，而且也是分布式的，從這個(gè)意義上講也可將其列且也是分布式的，從這個(gè)意義上講也可將其列入入DCSDCS的

7、范疇。的范疇。從廣義上講從廣義上講DCSDCS可分為可分為 儀表型儀表型 PLC PLC型型 PC PC型型 不同廠家的產(chǎn)品由于協(xié)議不同而缺乏互不同廠家的產(chǎn)品由于協(xié)議不同而缺乏互操作性。由于協(xié)議的不同，造成了現(xiàn)場(chǎng)儀表操作性。由于協(xié)議的不同，造成了現(xiàn)場(chǎng)儀表不能與系統(tǒng)集成而進(jìn)一步發(fā)揮儀表的智能。不能與系統(tǒng)集成而進(jìn)一步發(fā)揮儀表的智能。問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 有些大的產(chǎn)業(yè)集團(tuán)著大力開(kāi)發(fā)出專有有些大的產(chǎn)業(yè)集團(tuán)著大力開(kāi)發(fā)出專有大系統(tǒng)，為了保持系統(tǒng)的集成，用戶不得不大系統(tǒng)，為了保持系統(tǒng)的集成，用戶不得不從該廠家購(gòu)買不一定是最好又很昂貴的部件，從該廠家購(gòu)買不一定是最好又很昂貴的部件，形成壟斷。形成壟斷。 解決以上矛盾的

8、出路就是制定一種獨(dú)立解決以上矛盾的出路就是制定一種獨(dú)立于賣方的系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)化的總線網(wǎng)絡(luò)于賣方的系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)化的總線網(wǎng)絡(luò)順勢(shì)而生。網(wǎng)絡(luò)是開(kāi)放式系統(tǒng)的關(guān)鍵要素，順勢(shì)而生。網(wǎng)絡(luò)是開(kāi)放式系統(tǒng)的關(guān)鍵要素，因此進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出具有互操作性的現(xiàn)場(chǎng)總線因此進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出具有互操作性的現(xiàn)場(chǎng)總線（FieldbusFieldbus）。）。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCSFCS （Fieldbus Fieldbus Control SystemControl System）于）于2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代開(kāi)始發(fā)展，年代開(kāi)始發(fā)展，專家們開(kāi)發(fā)新技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際通行的現(xiàn)場(chǎng)專家們開(kāi)發(fā)新技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際通行

9、的現(xiàn)場(chǎng)總線，以滿足總線供電、安全運(yùn)行、遠(yuǎn)距離通總線，以滿足總線供電、安全運(yùn)行、遠(yuǎn)距離通信等方面的要求。標(biāo)準(zhǔn)化打擊了壟斷，激發(fā)了信等方面的要求。標(biāo)準(zhǔn)化打擊了壟斷，激發(fā)了競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展提高了系統(tǒng)測(cè)控能力。系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展提高了系統(tǒng)測(cè)控能力。測(cè)控儀表能力指數(shù)圖測(cè)控儀表能力指數(shù)圖 20 20世紀(jì)世紀(jì)7070年代年代，人們開(kāi)始考慮將微型機(jī)嵌入到機(jī)電儀器，人們開(kāi)始考慮將微型機(jī)嵌入到機(jī)電儀器設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能化控制。設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能化控制。嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)側(cè)重于側(cè)重于控制控制功能和環(huán)境適應(yīng)性功能和環(huán)境適應(yīng)性等，等，通用計(jì)算機(jī)

10、系統(tǒng)通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)側(cè)重于側(cè)重于高速海量的數(shù)據(jù)高速海量的數(shù)據(jù)文件處理能力文件處理能力。 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的核心是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的核心是單芯片化的發(fā)展單芯片化的發(fā)展。嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)專用性專用性嵌入性嵌入性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三個(gè)基本三個(gè)基本要素要素 嵌入式系統(tǒng)按形態(tài)可分為嵌入式系統(tǒng)按形態(tài)可分為設(shè)備級(jí)設(shè)備級(jí)（工控機(jī)工控機(jī)）、）、板級(jí)板級(jí)（單板、單板、模塊模塊）和）和芯片級(jí)芯片級(jí)（MCUMCU、SoCSoC）。）。 微型計(jì)算機(jī)的微型計(jì)算機(jī)的體積體積、價(jià)位價(jià)位、可靠性可靠性無(wú)法滿足嵌入式應(yīng)用要求，無(wú)法滿足嵌入式應(yīng)用要求，嵌入式系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)做在一個(gè)芯片上，走上嵌入式系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)做在一個(gè)芯片

11、上，走上芯片化芯片化道路，開(kāi)創(chuàng)了道路，開(kāi)創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的單片機(jī)單片機(jī)時(shí)代。時(shí)代。 直接芯片化直接芯片化的模式，的模式，將通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的基將通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的基本單元進(jìn)行本單元進(jìn)行裁剪裁剪后，后，集成集成在一個(gè)芯片上，構(gòu)成單片在一個(gè)芯片上，構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)；微型計(jì)算機(jī)；模式模式創(chuàng)新模式創(chuàng)新模式 完全按嵌入式應(yīng)用要完全按嵌入式應(yīng)用要求設(shè)計(jì)全新的，滿足嵌入求設(shè)計(jì)全新的，滿足嵌入式應(yīng)用要求的式應(yīng)用要求的體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)、微處理器微處理器、指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)、總總線方式線方式、管理模式管理模式等。等。 單片機(jī)誕生于單片機(jī)誕生于2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代末，經(jīng)歷了年代末，經(jīng)歷了 單片機(jī)單

12、片機(jī)SCMSCM(Single Chip Microcomputer(Single Chip Microcomputer） 微控制器微控制器MCUMCU （Micro Controller UnitMicro Controller Unit） 單芯片系統(tǒng)單芯片系統(tǒng)SoCSoC （System on ChipSystem on Chip） 三大階段。三大階段。 嵌入式系統(tǒng)本身就是系統(tǒng)集成的成功實(shí)例。嵌入式系統(tǒng)本身就是系統(tǒng)集成的成功實(shí)例。嵌入式系統(tǒng)包括了通信（嵌入式系統(tǒng)包括了通信（CommunicationCommunication）、）、計(jì)算（計(jì)算（ComputationComputation）

13、、自動(dòng)控制技術(shù)）、自動(dòng)控制技術(shù)（ControlControl）等功能；）等功能；嵌入式系統(tǒng)包括數(shù)字模擬融合，微機(jī)電融合，嵌入式系統(tǒng)包括數(shù)字模擬融合，微機(jī)電融合，電路板硅片融合，硬軟件設(shè)計(jì)融合，趨向電路板硅片融合，硬軟件設(shè)計(jì)融合，趨向SoCSoC；嵌入式整機(jī)的開(kāi)發(fā)工作從傳統(tǒng)的硬件為主向軟嵌入式整機(jī)的開(kāi)發(fā)工作從傳統(tǒng)的硬件為主向軟件比重越來(lái)越大的方向發(fā)展。件比重越來(lái)越大的方向發(fā)展。1610/J次1.2 1.2 系統(tǒng)集成的基本概念系統(tǒng)集成的基本概念 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成 系統(tǒng)集成的特點(diǎn)系統(tǒng)集成的特點(diǎn) 系統(tǒng)集成的原則與方法系統(tǒng)集成的原則與方法 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 遞階控制遞階控制1.2 1.2 系統(tǒng)

14、集成的基本概念系統(tǒng)集成的基本概念 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成 系統(tǒng)集成的特點(diǎn)系統(tǒng)集成的特點(diǎn) 系統(tǒng)集成的原則與方法系統(tǒng)集成的原則與方法 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 遞階控制遞階控制 中國(guó)大百科全書(shū)中國(guó)大百科全書(shū)自動(dòng)控制與系統(tǒng)工程自動(dòng)控制與系統(tǒng)工程對(duì)系統(tǒng)的定義為：由相互制約、相互作用的對(duì)系統(tǒng)的定義為：由相互制約、相互作用的一些部分組成的具有某種功能的有機(jī)整體。一些部分組成的具有某種功能的有機(jī)整體。 系統(tǒng)從廣義上可以定義為兩個(gè)或兩個(gè)以系統(tǒng)從廣義上可以定義為兩個(gè)或兩個(gè)以上事物組成的相互依存，相互作用，共同完上事物組成的相互依存，相互作用，共同完成某種特定功能或形成某種事物現(xiàn)象的一個(gè)成某種特定功能或形成某種事物現(xiàn)

15、象的一個(gè)統(tǒng)一整體的總稱。統(tǒng)一整體的總稱。系系 統(tǒng)統(tǒng)1.2 1.2 系統(tǒng)集成的基本概念系統(tǒng)集成的基本概念 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成 系統(tǒng)集成的特點(diǎn)系統(tǒng)集成的特點(diǎn) 系統(tǒng)集成的原則與方法系統(tǒng)集成的原則與方法 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 遞階控制遞階控制p 集成能使組成整體的各部分彼此有機(jī)集成能使組成整體的各部分彼此有機(jī)協(xié)調(diào)地協(xié)調(diào)地工作，以發(fā)工作，以發(fā)揮整體效益，達(dá)到揮整體效益，達(dá)到整體優(yōu)化整體優(yōu)化的目的。的目的。p 集成集成不是不是各個(gè)分離部分各個(gè)分離部分簡(jiǎn)單捏合簡(jiǎn)單捏合在一起組成的在一起組成的“拼盤拼盤”，而應(yīng)理解為經(jīng)過(guò)了而應(yīng)理解為經(jīng)過(guò)了充分的相互融合充分的相互融合，形成了優(yōu)化的統(tǒng)一，形成了優(yōu)化的統(tǒng)一整體

16、。整體。p 系統(tǒng)集成可以系統(tǒng)集成可以減少數(shù)據(jù)冗余減少數(shù)據(jù)冗余、實(shí)現(xiàn)、實(shí)現(xiàn)資源和信息共享資源和信息共享，便，便于對(duì)數(shù)據(jù)的于對(duì)數(shù)據(jù)的合理規(guī)劃和分布合理規(guī)劃和分布，便于組成部件的協(xié)調(diào)規(guī)劃，便于組成部件的協(xié)調(diào)規(guī)劃，有利于有利于并行工作并行工作、提高工作效率提高工作效率。系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成 相互分離、彼此孤立的模塊協(xié)相互分離、彼此孤立的模塊協(xié)調(diào)組成有機(jī)整體。調(diào)組成有機(jī)整體。u 集成的大系統(tǒng)通常包含著許多不同型號(hào)的各類集成的大系統(tǒng)通常包含著許多不同型號(hào)的各類計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)、控制控制器器、傳感器傳感器和和執(zhí)行裝置執(zhí)行裝置，它們配置在不同的層次上，需要縱，它們配置在不同的層次上，需要縱向和橫向的數(shù)據(jù)通信。向和橫向

17、的數(shù)據(jù)通信。u 根據(jù)根據(jù)“集成集成”和和“柔性柔性”的要求，大系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在物的要求，大系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)在物理上包含著多個(gè)連接多種異構(gòu)設(shè)備的理上包含著多個(gè)連接多種異構(gòu)設(shè)備的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，而在，而在邏輯上邏輯上又是又是統(tǒng)一統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，以包容多樣性和各種傳輸動(dòng)作。的網(wǎng)絡(luò)，以包容多樣性和各種傳輸動(dòng)作。u 狀態(tài)、系統(tǒng)、控制和終端的連接多樣性，以及狀態(tài)、系統(tǒng)、控制和終端的連接多樣性，以及開(kāi)放開(kāi)放、集成集成、高速高速和和網(wǎng)絡(luò)管理智能化網(wǎng)絡(luò)管理智能化是是系統(tǒng)集成的特征系統(tǒng)集成的特征。 p 系統(tǒng)集成是根據(jù)應(yīng)用的需求，將機(jī)電系統(tǒng)集成是根據(jù)應(yīng)用的需求，將機(jī)電硬件平臺(tái)硬件平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系系統(tǒng)軟件統(tǒng)

18、軟件、工具軟件工具軟件及相應(yīng)的及相應(yīng)的應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件等集成為具有等集成為具有優(yōu)良性價(jià)比優(yōu)良性價(jià)比的機(jī)電系統(tǒng)的全過(guò)程。的機(jī)電系統(tǒng)的全過(guò)程。p 系統(tǒng)集成就是按照應(yīng)用需求，對(duì)眾多的技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)集成就是按照應(yīng)用需求，對(duì)眾多的技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行合理地合理地選擇選擇，最佳配置最佳配置各種硬件和軟件產(chǎn)品與資源，組合成完整的、各種硬件和軟件產(chǎn)品與資源，組合成完整的、能夠解決具體應(yīng)用需求的集成方案，使系統(tǒng)的能夠解決具體應(yīng)用需求的集成方案，使系統(tǒng)的整體性能最優(yōu)整體性能最優(yōu)。v技術(shù)上技術(shù)上具有具有先進(jìn)性先進(jìn)性v實(shí)現(xiàn)上實(shí)現(xiàn)上具有具有可行性可行性v使用上使用上具有具有靈活性靈活性v發(fā)展上發(fā)展上具有具有可擴(kuò)性可擴(kuò)性v

19、投資上投資上具有具有受益性受益性系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成硬件集成硬件集成軟件集成軟件集成工具集成工具集成 根據(jù)用戶的需求，確定硬件平臺(tái)設(shè)備的選型；根據(jù)用戶的需求，確定硬件平臺(tái)設(shè)備的選型； 對(duì)已產(chǎn)品化的部件模塊進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試、驗(yàn)收；對(duì)已產(chǎn)品化的部件模塊進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試、驗(yàn)收； 提供對(duì)其他設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接技術(shù)；提供對(duì)其他設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接技術(shù)； 要求大量、廣泛地掌握和積累各種產(chǎn)品特性，了解國(guó)內(nèi)要求大量、廣泛地掌握和積累各種產(chǎn)品特性，了解國(guó)內(nèi)外有關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；外有關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)； 準(zhǔn)備各廠商有關(guān)的產(chǎn)品的檢測(cè)驗(yàn)收及工程安裝施工標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)備各廠商有關(guān)的產(chǎn)品的檢測(cè)驗(yàn)收及工程安裝施工標(biāo)準(zhǔn)。

20、以操作系統(tǒng)為核心構(gòu)建軟件平臺(tái)；以操作系統(tǒng)為核心構(gòu)建軟件平臺(tái)； 已有應(yīng)用軟件和將要開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件的集成；已有應(yīng)用軟件和將要開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件的集成； 對(duì)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)商進(jìn)行約束，使集成時(shí)可取得對(duì)應(yīng)用軟對(duì)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)商進(jìn)行約束，使集成時(shí)可取得對(duì)應(yīng)用軟件系統(tǒng)的控制權(quán)和維護(hù)權(quán)；件系統(tǒng)的控制權(quán)和維護(hù)權(quán)； 通過(guò)預(yù)留接口對(duì)應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以實(shí)現(xiàn)各通過(guò)預(yù)留接口對(duì)應(yīng)用子系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)的可互聯(lián)、可互操作、可運(yùn)行。個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)的可互聯(lián)、可互操作、可運(yùn)行。硬件集成硬件集成軟件集成軟件集成使用開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，建立系統(tǒng)原型，使用開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，建立系統(tǒng)原型，使系統(tǒng)的可維護(hù)性增強(qiáng)，

21、提高系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的質(zhì)量；使系統(tǒng)的可維護(hù)性增強(qiáng)，提高系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的質(zhì)量；開(kāi)發(fā)工具要盡可能開(kāi)放，獨(dú)立于硬件平臺(tái)、軟開(kāi)發(fā)工具要盡可能開(kāi)放，獨(dú)立于硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)甚至數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇，這樣才有利于系統(tǒng)件平臺(tái)甚至數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇，這樣才有利于系統(tǒng)的擴(kuò)充和聯(lián)網(wǎng)。的擴(kuò)充和聯(lián)網(wǎng)。開(kāi)發(fā)工具要有與高級(jí)語(yǔ)言的接口，有結(jié)構(gòu)優(yōu)良開(kāi)發(fā)工具要有與高級(jí)語(yǔ)言的接口，有結(jié)構(gòu)優(yōu)良的數(shù)據(jù)字典，使各分立產(chǎn)品容易集成；的數(shù)據(jù)字典，使各分立產(chǎn)品容易集成；要考慮開(kāi)發(fā)工具制造廠商的技術(shù)支持、售后服要考慮開(kāi)發(fā)工具制造廠商的技術(shù)支持、售后服務(wù)和廠商本身的穩(wěn)定性等因素。務(wù)和廠商本身的穩(wěn)定性等因素。工具集成工具集成1.2 1.2 系統(tǒng)集成的基本概念系統(tǒng)集成的基本概

22、念 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成 系統(tǒng)集成的特點(diǎn)系統(tǒng)集成的特點(diǎn) 系統(tǒng)集成的原則與方法系統(tǒng)集成的原則與方法 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 遞階控制遞階控制（1 1）系統(tǒng)分析和建模）系統(tǒng)分析和建模（2 2）集成和優(yōu)化）集成和優(yōu)化（3 3）接口的重要作用）接口的重要作用（4 4）系統(tǒng)協(xié)調(diào)與優(yōu)化）系統(tǒng)協(xié)調(diào)與優(yōu)化 從系統(tǒng)角度進(jìn)行分析，包括從系統(tǒng)角度進(jìn)行分析，包括系統(tǒng)目標(biāo)、系統(tǒng)約束、系統(tǒng)聯(lián)系、系統(tǒng)目標(biāo)、系統(tǒng)約束、系統(tǒng)聯(lián)系、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等，分析過(guò)程中需要通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等，分析過(guò)程中需要通過(guò)建模仿真分析達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化。過(guò)建模仿真分析達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化。 系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)總體，單元技術(shù)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)總體，單元技術(shù)強(qiáng)調(diào)局部，單元通過(guò)集成形成總體，在局部

23、，單元通過(guò)集成形成總體，在系統(tǒng)集成過(guò)程中達(dá)到總體優(yōu)化系統(tǒng)集成過(guò)程中達(dá)到總體優(yōu)化。 系統(tǒng)集成過(guò)程中，注重的往往系統(tǒng)集成過(guò)程中，注重的往往是產(chǎn)品、設(shè)備、技術(shù)、功能的集成是產(chǎn)品、設(shè)備、技術(shù)、功能的集成或局部的系統(tǒng)調(diào)整，而一旦系統(tǒng)規(guī)或局部的系統(tǒng)調(diào)整，而一旦系統(tǒng)規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時(shí)，很難面面模較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時(shí)，很難面面俱到，因此需要從全局著眼，保證俱到，因此需要從全局著眼，保證全局最優(yōu)。全局最優(yōu)。 系統(tǒng)集成是讓不同的產(chǎn)品、系統(tǒng)集成是讓不同的產(chǎn)品、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)互連，不僅要設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)互連，不僅要對(duì)產(chǎn)品、技術(shù)和系統(tǒng)有全面深入對(duì)產(chǎn)品、技術(shù)和系統(tǒng)有全面深入的了解和分析，還應(yīng)具備設(shè)計(jì)開(kāi)的了解和分析，還

24、應(yīng)具備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)接口的能力。發(fā)接口的能力。1.2 1.2 系統(tǒng)集成的基本概念系統(tǒng)集成的基本概念 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成 系統(tǒng)集成的特點(diǎn)系統(tǒng)集成的特點(diǎn) 系統(tǒng)集成的原則與方法系統(tǒng)集成的原則與方法 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 遞階控制遞階控制（3 3）先進(jìn)性）先進(jìn)性（1 1） 開(kāi)放性開(kāi)放性（2 2）模塊化）模塊化（4 4）主流化）主流化1.2 1.2 系統(tǒng)集成的基本概念系統(tǒng)集成的基本概念 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成 系統(tǒng)集成的特點(diǎn)系統(tǒng)集成的特點(diǎn) 系統(tǒng)集成的原則與方法系統(tǒng)集成的原則與方法 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 遞階控制遞階控制 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在大系統(tǒng)集成中扮演重要腳色，需要基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在大系統(tǒng)集成中扮演重要腳色，需要基于

25、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)考慮可支持的于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)考慮可支持的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)工具工具等因素。經(jīng)過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶需求的分析，在網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)等因素。經(jīng)過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶需求的分析，在網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)時(shí)采用如下原則：時(shí)采用如下原則：(1)(1)系統(tǒng)成熟可靠系統(tǒng)成熟可靠 在保證系統(tǒng)先進(jìn)性的同時(shí)，最重要的設(shè)計(jì)原則是在保證系統(tǒng)先進(jìn)性的同時(shí)，最重要的設(shè)計(jì)原則是保證系統(tǒng)的保證系統(tǒng)的可用性可用性和和可靠性可靠性，在方案設(shè)計(jì)中盡量采用成熟的、，在方案設(shè)計(jì)中盡量采用成熟的、經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)用戶用戶使用使用認(rèn)可認(rèn)可和在和在公開(kāi)評(píng)測(cè)公開(kāi)評(píng)測(cè)中中認(rèn)可認(rèn)可的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。 所選用設(shè)備盡量符合國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，保證系統(tǒng)

26、提供一所選用設(shè)備盡量符合國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，保證系統(tǒng)提供一個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際需要，采用的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際需要，采用高可高可靠性靠性設(shè)備和設(shè)備和容錯(cuò)技術(shù)容錯(cuò)技術(shù)。在。在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式等方面遵從國(guó)等方面遵從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。際標(biāo)準(zhǔn)。u 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量靠攏國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量靠攏國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的OSIOSI開(kāi)放系開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模式統(tǒng)互連參考模式；u 低層聯(lián)接通信子網(wǎng)所選的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品應(yīng)符合電氣與電子工程低層聯(lián)接通信子網(wǎng)所選的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品應(yīng)符合電氣與電子工程師學(xué)會(huì)師學(xué)會(huì)IEEEIEEE的的802802系列標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)

27、際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)和國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)CCITTCCITT所所規(guī)定的規(guī)定的X.25X.25公用分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)程公用分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)程等國(guó)際流行的標(biāo)準(zhǔn)。等國(guó)際流行的標(biāo)準(zhǔn)。 網(wǎng)絡(luò)低層應(yīng)有網(wǎng)絡(luò)低層應(yīng)有支持多種通信體系支持多種通信體系標(biāo)準(zhǔn)的能力，它反應(yīng)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的能力，它反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)低層的絡(luò)低層的開(kāi)放性開(kāi)放性、互聯(lián)性互聯(lián)性，以適應(yīng)不斷發(fā)展的各種先進(jìn)通信技術(shù)，以適應(yīng)不斷發(fā)展的各種先進(jìn)通信技術(shù)，聯(lián)接各種通信網(wǎng)絡(luò)以增加網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置的聯(lián)接各種通信網(wǎng)絡(luò)以增加網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置的靈活性靈活性，便于局域網(wǎng)，便于局域網(wǎng)LANLAN與廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)WANWAN的互聯(lián)。的互聯(lián)。（2 2）標(biāo)準(zhǔn)化）標(biāo)準(zhǔn)化（3 3）先進(jìn)性）先進(jìn)性 系統(tǒng)

28、方案采用先進(jìn)的技術(shù)，保證系統(tǒng)具有一定的系統(tǒng)方案采用先進(jìn)的技術(shù)，保證系統(tǒng)具有一定的前瞻性前瞻性；采用的產(chǎn)品也應(yīng)該是采用的產(chǎn)品也應(yīng)該是業(yè)界一流業(yè)界一流的產(chǎn)品，并且是廠家的產(chǎn)品，并且是廠家重點(diǎn)研發(fā)重點(diǎn)研發(fā)的的產(chǎn)品；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和擴(kuò)充的需求。產(chǎn)品；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和擴(kuò)充的需求。（4 4）投資保護(hù)）投資保護(hù) 所選用的設(shè)備所選用的設(shè)備易于升級(jí)易于升級(jí)、便于維護(hù)便于維護(hù)，符合技術(shù)發(fā)展方向，符合技術(shù)發(fā)展方向，保護(hù)用戶投資。保護(hù)用戶投資。（5 5）易于管理）易于管理 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有全面的網(wǎng)管功能全面的網(wǎng)管功能，便于網(wǎng)管人員對(duì)系統(tǒng)的，便于網(wǎng)管人員對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)與管理。維護(hù)與管理。（

29、6 6）產(chǎn)品與服務(wù)的長(zhǎng)期性）產(chǎn)品與服務(wù)的長(zhǎng)期性 在該網(wǎng)絡(luò)中，不僅選用在該網(wǎng)絡(luò)中，不僅選用生命力強(qiáng)生命力強(qiáng)的產(chǎn)品，還要求網(wǎng)絡(luò)集的產(chǎn)品，還要求網(wǎng)絡(luò)集成方有能力提供成方有能力提供長(zhǎng)期的專業(yè)化服務(wù)長(zhǎng)期的專業(yè)化服務(wù)。1.2 1.2 系統(tǒng)集成的基本概念系統(tǒng)集成的基本概念 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)集成系統(tǒng)集成 系統(tǒng)集成的特點(diǎn)系統(tǒng)集成的特點(diǎn) 系統(tǒng)集成的原則與方法系統(tǒng)集成的原則與方法 網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)要求 遞階控制遞階控制 遞階控制方法是實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)集成控制的一種方法。遞階控遞階控制方法是實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)集成控制的一種方法。遞階控制有下列幾種不同的形式：制有下列幾種不同的形式：（1 1）分層控制）分層控制p 按按控制任務(wù)控制任務(wù)進(jìn)行

30、分解的進(jìn)行分解的結(jié)構(gòu)方案；結(jié)構(gòu)方案；p 把控制任務(wù)分成幾個(gè)不把控制任務(wù)分成幾個(gè)不同的層次，由各層控制同的層次，由各層控制器分別完成；器分別完成；p 下層任務(wù)的目標(biāo)函數(shù)受下層任務(wù)的目標(biāo)函數(shù)受上層控制器決策的影響。上層控制器決策的影響。（2 2）分級(jí)控制）分級(jí)控制p 按按對(duì)象結(jié)構(gòu)對(duì)象結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解的結(jié)進(jìn)行分解的結(jié)構(gòu)方案；構(gòu)方案；p 將對(duì)象劃分成若干個(gè)系統(tǒng)，將對(duì)象劃分成若干個(gè)系統(tǒng)，由各局部控制器完成現(xiàn)場(chǎng)由各局部控制器完成現(xiàn)場(chǎng)控制任務(wù)；控制任務(wù)；p 協(xié)調(diào)控制器通過(guò)控制遞階協(xié)調(diào)控制器通過(guò)控制遞階控制器完成局部控制器之控制器完成局部控制器之間的協(xié)調(diào)。間的協(xié)調(diào)。（3 3）分段控制）分段控制p 按按控制過(guò)程的時(shí)

31、序控制過(guò)程的時(shí)序進(jìn)行分解的結(jié)構(gòu)方進(jìn)行分解的結(jié)構(gòu)方案；案；p 把控制過(guò)程分成若把控制過(guò)程分成若干段，在每段時(shí)間干段，在每段時(shí)間內(nèi)由不同的控制器內(nèi)由不同的控制器完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制。完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制。 實(shí)際上，實(shí)際上，分層控制分層控制、分級(jí)控制分級(jí)控制、分段控制分段控制三種控制形式三種控制形式并不是絕對(duì)的，一種典型的控制結(jié)構(gòu)中并不是絕對(duì)的，一種典型的控制結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有分級(jí)和分層同時(shí)具有分級(jí)和分層兩種形式是很常見(jiàn)的。兩種形式是很常見(jiàn)的。 這種同時(shí)具有這種同時(shí)具有多種遞階控制形式多種遞階控制形式的控制結(jié)構(gòu)有時(shí)又稱作的控制結(jié)構(gòu)有時(shí)又稱作分級(jí)分布式控制分級(jí)分布式控制。1.3 1.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成

32、集成的基本結(jié)構(gòu)形式集成的基本結(jié)構(gòu)形式 物理層配置物理層配置 應(yīng)用層應(yīng)用層1.3 1.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成 集成的基本結(jié)構(gòu)形式集成的基本結(jié)構(gòu)形式 物理層配置物理層配置 應(yīng)用層應(yīng)用層傳統(tǒng)傳統(tǒng)DCSDCS及及PLCPLC體系結(jié)構(gòu)圖體系結(jié)構(gòu)圖FCSFCS體系結(jié)構(gòu)圖體系結(jié)構(gòu)圖FCSFCS簡(jiǎn)化成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層，處于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的儀表通過(guò)簡(jiǎn)化成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層，處于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的儀表通過(guò)鏈鏈路設(shè)備路設(shè)備同位于主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)的同位于主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)的工作站工作站相連接。鏈路設(shè)備或相連接。鏈路設(shè)備或中央控制器可以完成離散邏輯及順序控制。中央控制器可以完成離散邏輯及順序控制。當(dāng)控制在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成時(shí)，所需當(dāng)控制在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成時(shí)

33、，所需中央控制器的數(shù)量中央控制器的數(shù)量隨之隨之減少減少，因而可大大，因而可大大降低降低了系統(tǒng)的了系統(tǒng)的成本成本。FCSFCS體系結(jié)構(gòu)圖體系結(jié)構(gòu)圖 每臺(tái)設(shè)備只處理一個(gè)每臺(tái)設(shè)備只處理一個(gè)回路，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將多臺(tái)設(shè)備回路，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將多臺(tái)設(shè)備連接在一起，所集成的眾多連接在一起，所集成的眾多微處理器的能力微處理器的能力超過(guò)了早期超過(guò)了早期的大系統(tǒng)。的大系統(tǒng)。 控制的任務(wù)被分散到并行工作控制的任務(wù)被分散到并行工作的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，構(gòu)成工作效率很高的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，構(gòu)成工作效率很高的的多任務(wù)系統(tǒng)多任務(wù)系統(tǒng)，運(yùn)算能力運(yùn)算能力也得到也得到提提高高。這種系統(tǒng)。這種系統(tǒng)易于擴(kuò)展易于擴(kuò)展，而且加入，而且加入的設(shè)備越多，系統(tǒng)的能力

34、越強(qiáng)。的設(shè)備越多，系統(tǒng)的能力越強(qiáng)。1.3 1.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成 集成的基本結(jié)構(gòu)形式集成的基本結(jié)構(gòu)形式 物理層配置物理層配置 應(yīng)用層應(yīng)用層p物理層處于最低層，主要功能是利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)物理層處于最低層，主要功能是利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層鏈路層提供物理連接提供物理連接，以便，以便傳送信息流傳送信息流。p物理介質(zhì)物理介質(zhì)可以是國(guó)際電工委員會(huì)可以是國(guó)際電工委員會(huì)IECIEC物理層技術(shù)規(guī)范中所物理層技術(shù)規(guī)范中所規(guī)定的任何一種傳輸介質(zhì)，例如規(guī)定的任何一種傳輸介質(zhì)，例如雙絞線雙絞線、光纜光纜或或射頻射頻。p物理層又可以分成物理層又可以分成物理介質(zhì)物理介質(zhì)相關(guān)相關(guān)子層子層與與物理介質(zhì)物理

35、介質(zhì)獨(dú)立獨(dú)立子層子層。p現(xiàn)場(chǎng)總線物理層是由物理介質(zhì)的有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)總線物理層是由物理介質(zhì)的有關(guān)規(guī)定規(guī)定和傳輸數(shù)據(jù)的信和傳輸數(shù)據(jù)的信號(hào)號(hào)協(xié)議協(xié)議所構(gòu)成。所構(gòu)成。p物理層定義了信號(hào)是如何在介質(zhì)上以何種方式從一個(gè)設(shè)備物理層定義了信號(hào)是如何在介質(zhì)上以何種方式從一個(gè)設(shè)備傳遞到另一個(gè)設(shè)備。傳遞到另一個(gè)設(shè)備。p物理層物理層使數(shù)據(jù)鏈路層使數(shù)據(jù)鏈路層在發(fā)送、接收數(shù)據(jù)時(shí)在發(fā)送、接收數(shù)據(jù)時(shí)與物理介質(zhì)的類與物理介質(zhì)的類型型無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 物理層協(xié)議是有關(guān)系統(tǒng)安裝的一些規(guī)定，它規(guī)定了物理層協(xié)議是有關(guān)系統(tǒng)安裝的一些規(guī)定，它規(guī)定了機(jī)械恃性機(jī)械恃性、電氣特性電氣特性、功能特性功能特性和和過(guò)程特性過(guò)程特性四類特性。四類特性。n 機(jī)械特

36、性：機(jī)械特性：連接器的規(guī)格、連接器的安裝；連接器的規(guī)格、連接器的安裝；n 電氣特性：電氣特性：傳輸線上數(shù)字信號(hào)的電壓高低、傳輸距離和傳輸線上數(shù)字信號(hào)的電壓高低、傳輸距離和傳輸速率；傳輸速率；n 功能特性：功能特性：連接器內(nèi)容、插腳的功能；連接器內(nèi)容、插腳的功能；n 過(guò)程特性：過(guò)程特性：信號(hào)的時(shí)序關(guān)系。信號(hào)的時(shí)序關(guān)系。 p物理介質(zhì)相關(guān)子層負(fù)責(zé)處理物理介質(zhì)相關(guān)子層負(fù)責(zé)處理不同傳輸介質(zhì)不同傳輸介質(zhì)、不同傳輸不同傳輸速率速率的信號(hào)轉(zhuǎn)換問(wèn)題，有時(shí)稱為的信號(hào)轉(zhuǎn)換問(wèn)題，有時(shí)稱為介質(zhì)訪問(wèn)單元介質(zhì)訪問(wèn)單元。p物理介質(zhì)獨(dú)立子層物理介質(zhì)獨(dú)立子層是介質(zhì)訪問(wèn)單元與數(shù)據(jù)鏈路層的接是介質(zhì)訪問(wèn)單元與數(shù)據(jù)鏈路層的接口，信號(hào)的口

37、，信號(hào)的編碼編碼、添加添加或或刪除刪除前導(dǎo)碼前導(dǎo)碼和和分界符分界符的工作均的工作均在該層完成。在該層完成。u當(dāng)傳輸一個(gè)信號(hào)時(shí)，當(dāng)傳輸一個(gè)信號(hào)時(shí)，前導(dǎo)碼前導(dǎo)碼將通知所有的設(shè)備某些信將通知所有的設(shè)備某些信息即將到來(lái)，前導(dǎo)碼由一系列的息即將到來(lái)，前導(dǎo)碼由一系列的“0 0”和和“1 1”所組成；所組成；u信息的開(kāi)始是由一個(gè)特定的信息的開(kāi)始是由一個(gè)特定的起始分界符起始分界符表示的，而信表示的，而信息的結(jié)束由息的結(jié)束由結(jié)束分界符結(jié)束分界符表示；表示；u物理層在要傳輸?shù)男畔⒅屑尤胛锢韺釉谝獋鬏數(shù)男畔⒅屑尤肭皩?dǎo)碼前導(dǎo)碼和和分界符分界符，而當(dāng)，而當(dāng)收到信息之后再把它們?nèi)コ?。收到信息之后再把它們?nèi)コ?1.3 1

38、.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成 集成的基本結(jié)構(gòu)形式集成的基本結(jié)構(gòu)形式 物理層配置物理層配置 應(yīng)用層應(yīng)用層v應(yīng)用層處于最高層，應(yīng)用層應(yīng)用層處于最高層，應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)，以滿足用戶的需要；以滿足用戶的需要；v應(yīng)用層應(yīng)用層提供提供應(yīng)用進(jìn)程所需要的應(yīng)用進(jìn)程所需要的信息交換信息交換和和遠(yuǎn)程操作遠(yuǎn)程操作，還作為應(yīng)用進(jìn)程的還作為應(yīng)用進(jìn)程的用戶代理用戶代理(User Agent)(User Agent)，來(lái)完成一些，來(lái)完成一些為進(jìn)行信息交換所必需的功能。包括：為進(jìn)行信息交換所必需的功能。包括：l文件傳送訪問(wèn)和管理文件傳送訪問(wèn)和管理（FTAMFTAM）l虛擬終端虛擬終端（VTV

39、T）l事務(wù)處理事務(wù)處理（TPTP）l遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)l目錄服務(wù)目錄服務(wù)（DSDS）u節(jié)點(diǎn)上所有應(yīng)用程序活動(dòng)需要采用應(yīng)用層，通過(guò)通信節(jié)點(diǎn)上所有應(yīng)用程序活動(dòng)需要采用應(yīng)用層，通過(guò)通信與網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)交換信息交換信息。u在應(yīng)用程序和應(yīng)用層之間的接口稱為在應(yīng)用程序和應(yīng)用層之間的接口稱為應(yīng)用層接口應(yīng)用層接口（Application Layer InterfaceApplication Layer Interface， ALIALI）。u應(yīng)用層及位于其下的表達(dá)層具有應(yīng)用層及位于其下的表達(dá)層具有傳送網(wǎng)絡(luò)變量傳送網(wǎng)絡(luò)變量、通過(guò)通過(guò)一般報(bào)文一般報(bào)文、網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文網(wǎng)絡(luò)管理報(bào)文（NMMNM

40、M）、網(wǎng)絡(luò)診斷報(bào)文網(wǎng)絡(luò)診斷報(bào)文、外外來(lái)幀發(fā)送來(lái)幀發(fā)送等基本功能。等基本功能。 u程序使用應(yīng)用層服務(wù)和其他節(jié)點(diǎn)通信，通信分為程序使用應(yīng)用層服務(wù)和其他節(jié)點(diǎn)通信，通信分為用戶用戶數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換、啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)管理啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)管理和和網(wǎng)絡(luò)診斷網(wǎng)絡(luò)診斷服務(wù)。服務(wù)。第二章第二章 系統(tǒng)集成的建模與仿真系統(tǒng)集成的建模與仿真2.1 2.1 系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)需求分析2.2 2.2 系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模2.3 2.3 系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)的仿真第二章第二章 系統(tǒng)集成的建模與仿真系統(tǒng)集成的建模與仿真2.1 2.1 系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)需求分析2.2 2.2 系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模2.3 2.3 系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)的仿真 設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，必須確定一系列設(shè)

41、計(jì)指標(biāo)，對(duì)所設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，必須確定一系列設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)提出必須滿足的技術(shù)要求，然后才能著手具體系統(tǒng)的設(shè)系統(tǒng)提出必須滿足的技術(shù)要求，然后才能著手具體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真。計(jì)仿真。一般性的技術(shù)要求一般性的技術(shù)要求包括以下幾個(gè)方面：包括以下幾個(gè)方面：p系統(tǒng)用途是系統(tǒng)用途是首先關(guān)心的問(wèn)題首先關(guān)心的問(wèn)題，也是系統(tǒng)生產(chǎn)，也是系統(tǒng)生產(chǎn)者預(yù)測(cè)市場(chǎng)需求者預(yù)測(cè)市場(chǎng)需求首要的事項(xiàng)首要的事項(xiàng)；p系統(tǒng)的功能要求，要從市場(chǎng)需求出發(fā)，尊重系統(tǒng)的功能要求，要從市場(chǎng)需求出發(fā)，尊重最終用戶的意見(jiàn)，結(jié)合技術(shù)上的可行性，再作最終用戶的意見(jiàn)，結(jié)合技術(shù)上的可行性，再作出抉擇。出抉擇。系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能p性能指標(biāo)是系統(tǒng)功能的性能指標(biāo)

42、是系統(tǒng)功能的定量說(shuō)明定量說(shuō)明，每一項(xiàng)功，每一項(xiàng)功能都應(yīng)該滿足一定的性能指標(biāo)；能都應(yīng)該滿足一定的性能指標(biāo)；p對(duì)于儀器儀表，性能指標(biāo)一般包括對(duì)于儀器儀表，性能指標(biāo)一般包括分辨率分辨率、靈敏度靈敏度、尺寸精度尺寸精度、線性度線性度、運(yùn)行速度運(yùn)行速度和和位移位移范圍，以及范圍，以及承載能力承載能力、功耗功耗、體積體積、重量重量等。等。p制定性能指標(biāo)時(shí)，必須有制定性能指標(biāo)時(shí)，必須有科學(xué)的依據(jù)科學(xué)的依據(jù)。性能指標(biāo)性能指標(biāo)p客觀環(huán)境條件有客觀環(huán)境條件有溫度溫度、濕度濕度、振動(dòng)振動(dòng)、沖擊沖擊、噪聲噪聲、電磁干擾電磁干擾；p主觀因素應(yīng)考慮使用人員的素質(zhì)水平；主觀因素應(yīng)考慮使用人員的素質(zhì)水平；p必須滿足可必須滿足

43、可操作性操作性、可維修性可維修性、安全性安全性及及可靠性可靠性等要求，系統(tǒng)還應(yīng)具有足夠的等要求，系統(tǒng)還應(yīng)具有足夠的使用壽使用壽命命。使用條件使用條件p投資方投資方考慮投入的經(jīng)費(fèi)、人力及時(shí)間，產(chǎn)考慮投入的經(jīng)費(fèi)、人力及時(shí)間，產(chǎn)品在市場(chǎng)上將占有的份額及預(yù)計(jì)收益；品在市場(chǎng)上將占有的份額及預(yù)計(jì)收益；p用戶方用戶方要分析他們的費(fèi)效比和經(jīng)濟(jì)承受能要分析他們的費(fèi)效比和經(jīng)濟(jì)承受能力；力；p只有這兩方面都考慮到，才能制定出好的只有這兩方面都考慮到，才能制定出好的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策略新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策略。 經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益 u 為提高系統(tǒng)的性能和柔性，要求廣泛的為提高系統(tǒng)的性能和柔性，要求廣泛的物質(zhì)物質(zhì)和和信息信息的的集成集成

44、；u 無(wú)論在概念設(shè)計(jì)階段還是詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，都要無(wú)論在概念設(shè)計(jì)階段還是詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，都要著眼系著眼系統(tǒng)統(tǒng)，著眼總體著眼總體，必須始終貫徹，必須始終貫徹系統(tǒng)總體優(yōu)化系統(tǒng)總體優(yōu)化的原則；的原則；u 在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮機(jī)械技術(shù)機(jī)械技術(shù)與與電子電子控制技術(shù)控制技術(shù)的集成，創(chuàng)造出機(jī)械、電子以及軟件等有機(jī)的集成，創(chuàng)造出機(jī)械、電子以及軟件等有機(jī)結(jié)合的新產(chǎn)品。結(jié)合的新產(chǎn)品。2.2 2.2 系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模2.2.6 2.2.6 計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模2.2.7 2.2.7 系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)2.2.9 2.2.9 系統(tǒng)建模發(fā)展趨勢(shì)系統(tǒng)建模

45、發(fā)展趨勢(shì)2.2.2 2.2.2 模型分類模型分類2.2.4 2.2.4 數(shù)學(xué)建模方法數(shù)學(xué)建模方法2.2.5 2.2.5 機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模2.2.8 2.2.8 計(jì)算機(jī)輔助建模計(jì)算機(jī)輔助建模2.2.1 2.2.1 數(shù)學(xué)模型定義和一般描述數(shù)學(xué)模型定義和一般描述2.2.3 2.2.3 數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程 模型是對(duì)事物、現(xiàn)象、過(guò)程或系統(tǒng)的簡(jiǎn)化描述或模仿，模型是對(duì)事物、現(xiàn)象、過(guò)程或系統(tǒng)的簡(jiǎn)化描述或模仿，是人們對(duì)客觀實(shí)體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的主觀認(rèn)識(shí)，有是人們對(duì)客觀實(shí)體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的主觀認(rèn)識(shí)，有物理模型物理模型、數(shù)學(xué)模數(shù)學(xué)模型型、仿真模型仿真模型等。等。 定量描述系統(tǒng)或過(guò)程的定量描述系統(tǒng)或過(guò)

46、程的輸入輸出關(guān)系輸入輸出關(guān)系、因果關(guān)系因果關(guān)系、動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)和和靜態(tài)特性靜態(tài)特性的模型稱為數(shù)學(xué)模型。的模型稱為數(shù)學(xué)模型。 描述過(guò)程將涉及對(duì)實(shí)際系統(tǒng)描述過(guò)程將涉及對(duì)實(shí)際系統(tǒng)特征信息的抽取特征信息的抽?。ㄈ纾ㄈ绮杉杉?、選擇選擇、傳輸傳輸、轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換等）、等）、映射表示映射表示、融合融合等信息處理活動(dòng)。等信息處理活動(dòng)。 建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型通常包括兩方面工作：建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型通常包括兩方面工作：u 模型結(jié)構(gòu)的確定模型結(jié)構(gòu)的確定u 模型的參數(shù)估計(jì)模型的參數(shù)估計(jì) 建立模型的過(guò)程叫建立模型的過(guò)程叫“建模建模”，通過(guò)觀測(cè)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)建，通過(guò)觀測(cè)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)建模稱為模稱為“辨識(shí)辨識(shí)”。利用模型完成試驗(yàn)研究，即。利用模型完

47、成試驗(yàn)研究，即“仿真仿真”，或，或稱稱“模擬模擬”。實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間序列的預(yù)測(cè)和實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間序列的預(yù)測(cè)和控制；控制；實(shí)現(xiàn)對(duì)隨機(jī)信號(hào)的估計(jì)；實(shí)現(xiàn)對(duì)隨機(jī)信號(hào)的估計(jì)；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)；實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。 建模是對(duì)系建模是對(duì)系統(tǒng)或過(guò)程進(jìn)統(tǒng)或過(guò)程進(jìn)行分析的最行分析的最重要的、最重要的、最基本的過(guò)程?；镜倪^(guò)程。 具有具有學(xué)科面廣學(xué)科面廣、綜合性強(qiáng)綜合性強(qiáng)、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拺?yīng)用領(lǐng)域?qū)挕o(wú)破壞性無(wú)破壞性、可多次重復(fù)可多次重復(fù)、安全安全、經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)、可控可控、不受氣候條件不受氣候條件和和場(chǎng)地空間場(chǎng)地空間的的限制限制等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。 也是一門不斷發(fā)展的高新技術(shù)，已成為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)工程也是一門

48、不斷發(fā)展的高新技術(shù)，已成為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)工程和科學(xué)研究的和科學(xué)研究的主要技術(shù)手段主要技術(shù)手段，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。的各個(gè)領(lǐng)域。 系統(tǒng)建模與仿真是通用的支撐性技術(shù)。系統(tǒng)建模與仿真是通用的支撐性技術(shù)。2.2 2.2 系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模2.2.6 2.2.6 計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模2.2.7 2.2.7 系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)2.2.9 2.2.9 系統(tǒng)建模發(fā)展趨勢(shì)系統(tǒng)建模發(fā)展趨勢(shì)2.2.2 2.2.2 模型分類模型分類2.2.4 2.2.4 數(shù)學(xué)建模方法數(shù)學(xué)建模方法2.2.5 2.2.5 機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模2.2.8 2.

49、2.8 計(jì)算機(jī)輔助建模計(jì)算機(jī)輔助建模2.2.1 2.2.1 數(shù)學(xué)模型定義和一般描述數(shù)學(xué)模型定義和一般描述2.2.3 2.2.3 數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程等效替代等效替代模型的主要性質(zhì)模型的主要性質(zhì)被研究的實(shí)際系統(tǒng)被研究的實(shí)際系統(tǒng)原型原型模型模型1 1）普遍性普遍性：亦稱：亦稱等效性等效性，即一種模型與多個(gè)系統(tǒng)具有相似性。，即一種模型與多個(gè)系統(tǒng)具有相似性。2 2）適當(dāng)精確性適當(dāng)精確性：過(guò)于粗略過(guò)于粗略，失去過(guò)多系統(tǒng)特性而變得無(wú)用；，失去過(guò)多系統(tǒng)特性而變得無(wú)用； 過(guò)于精確，過(guò)于精確，計(jì)算量大、運(yùn)算周期長(zhǎng)、分析困難。計(jì)算量大、運(yùn)算周期長(zhǎng)、分析困難。 應(yīng)該具有應(yīng)該具有多種因素折衷下多種因素折衷

50、下的適當(dāng)精確性。的適當(dāng)精確性。3 3）可信性可信性：模型必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)和確認(rèn)，成為代表實(shí)際系統(tǒng)的有效模型，具：模型必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)和確認(rèn)，成為代表實(shí)際系統(tǒng)的有效模型，具有有良好的置信度良好的置信度。4 4）異構(gòu)性異構(gòu)性：同一個(gè)系統(tǒng)的模型可以具有：同一個(gè)系統(tǒng)的模型可以具有不同的形式和結(jié)構(gòu)不同的形式和結(jié)構(gòu)，模型研究中將，模型研究中將選擇選擇最方便、最合理最方便、最合理的模型形式和結(jié)構(gòu)。的模型形式和結(jié)構(gòu)。5 5）通過(guò)性通過(guò)性：輸入信息可獲取輸出信息，從而產(chǎn)生了實(shí)驗(yàn)辨識(shí)建模的依據(jù)。：輸入信息可獲取輸出信息，從而產(chǎn)生了實(shí)驗(yàn)辨識(shí)建模的依據(jù)。定義定義 數(shù)學(xué)模型是描述實(shí)際系統(tǒng)各變量間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，合理的數(shù)學(xué)

51、模型是描述實(shí)際系統(tǒng)各變量間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，合理的數(shù)學(xué)模型應(yīng)是能夠正確反映系統(tǒng)表征和特性的數(shù)學(xué)模型應(yīng)是能夠正確反映系統(tǒng)表征和特性的最簡(jiǎn)數(shù)學(xué)表達(dá)式最簡(jiǎn)數(shù)學(xué)表達(dá)式。 另外，近年來(lái)人工智能研究中出現(xiàn)了一類描述模型，用另外，近年來(lái)人工智能研究中出現(xiàn)了一類描述模型，用自然語(yǔ)言自然語(yǔ)言或或程程序語(yǔ)言序語(yǔ)言來(lái)描述，其模型解也是來(lái)描述，其模型解也是“探索探索”得到的，更接近人類思維過(guò)程，同時(shí)得到的，更接近人類思維過(guò)程，同時(shí)也尚待數(shù)學(xué)化。也尚待數(shù)學(xué)化。線性定常連續(xù)系統(tǒng)線性定常連續(xù)系統(tǒng)線性常微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間方程線性常微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間方程分布參數(shù)系統(tǒng)分布參數(shù)系統(tǒng)偏微分方程偏微分方程非線性

52、連續(xù)系統(tǒng)非線性連續(xù)系統(tǒng)非線性偏微分方程非線性偏微分方程離散系統(tǒng)離散系統(tǒng)差分方程、時(shí)間序列、脈沖傳遞函數(shù)、邏差分方程、時(shí)間序列、脈沖傳遞函數(shù)、邏輯式、概率分布函數(shù)、網(wǎng)絡(luò)圖輯式、概率分布函數(shù)、網(wǎng)絡(luò)圖系統(tǒng)類型系統(tǒng)類型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型2.2 2.2 系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模2.2.6 2.2.6 計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模2.2.7 2.2.7 系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)2.2.9 2.2.9 系統(tǒng)建模發(fā)展趨勢(shì)系統(tǒng)建模發(fā)展趨勢(shì)2.2.2 2.2.2 模型分類模型分類2.2.4 2.2.4 數(shù)學(xué)建模方法數(shù)學(xué)建模方法2.2.5 2.2.5 機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模2.2.8 2.2.8 計(jì)

53、算機(jī)輔助建模計(jì)算機(jī)輔助建模2.2.1 2.2.1 數(shù)學(xué)模型定義和一般描述數(shù)學(xué)模型定義和一般描述2.2.3 2.2.3 數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程模型研究概念模型研究概念實(shí)際系統(tǒng)實(shí)際系統(tǒng)模模 型型實(shí)際結(jié)論實(shí)際結(jié)論模型結(jié)論模型結(jié)論實(shí)物實(shí)物試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)Ｐ湍Ｐ驮囼?yàn)試驗(yàn)建模建模多次修改模型多次修改模型常見(jiàn)模型分類常見(jiàn)模型分類系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)數(shù)值法數(shù)值法物理模型物理模型半物理模型半物理模型靜態(tài)靜態(tài)分析法分析法分析法分析法離散離散連續(xù)連續(xù)基于具體分析方法的模型分類基于具體分析方法的模型分類 黑盒模型黑盒模型灰盒模型灰盒模型白盒模型白盒模型非自治模型非自治模型自治模型自治模型啟發(fā)式

54、模型啟發(fā)式模型抽象模型抽象模型形象模型形象模型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型文字模型文字模型物理模型物理模型異構(gòu)模型異構(gòu)模型同構(gòu)模型同構(gòu)模型概念模型概念模型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型仿真模型仿真模型蒙特卡洛模型蒙特卡洛模型博弈模型博弈模型維修更新模型維修更新模型可靠性模型可靠性模型預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)模型決策模型決策模型排序模型排序模型投入投入產(chǎn)出模型產(chǎn)出模型網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型非線性規(guī)劃模型非線性規(guī)劃模型線性規(guī)劃模型線性規(guī)劃模型確定性模型確定性模型隨機(jī)性模型隨機(jī)性模型模型模型2.2 2.2 系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模2.2.6 2.2.6 計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模2.2.7 2.2.7 系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)2.2

55、.9 2.2.9 系統(tǒng)建模發(fā)展趨勢(shì)系統(tǒng)建模發(fā)展趨勢(shì)2.2.2 2.2.2 模型分類模型分類2.2.4 2.2.4 數(shù)學(xué)建模方法數(shù)學(xué)建模方法2.2.5 2.2.5 機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模2.2.8 2.2.8 計(jì)算機(jī)輔助建模計(jì)算機(jī)輔助建模2.2.1 2.2.1 數(shù)學(xué)模型定義和一般描述數(shù)學(xué)模型定義和一般描述2.2.3 2.2.3 數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程 數(shù)學(xué)建模就是確定系統(tǒng)的模型數(shù)學(xué)建模就是確定系統(tǒng)的模型形式形式、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和參數(shù)參數(shù)，以得到，以得到正確描述系統(tǒng)表征和性狀的正確描述系統(tǒng)表征和性狀的最簡(jiǎn)數(shù)學(xué)表達(dá)式最簡(jiǎn)數(shù)學(xué)表達(dá)式。 數(shù)學(xué)建模型的幾條基本原則：數(shù)學(xué)建模型的幾條基本原則

56、：對(duì)數(shù)學(xué)模型的要求：對(duì)數(shù)學(xué)模型的要求：u 模型模型功能功能是否滿足所研究是否滿足所研究問(wèn)題的需要？問(wèn)題的需要？u 模型模型形式形式是否合理、經(jīng)濟(jì)？是否合理、經(jīng)濟(jì)？u 模型是否容易模型是否容易實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)？u 模型運(yùn)轉(zhuǎn)是否模型運(yùn)轉(zhuǎn)是否穩(wěn)定穩(wěn)定？u 是否可以達(dá)到頇期的是否可以達(dá)到頇期的精度精度要求？要求？ 建模時(shí)須考慮：建模時(shí)須考慮：n 精確性精確性n 簡(jiǎn)明性簡(jiǎn)明性n 層次性層次性n 多用性多用性n 可靠性可靠性n 標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化 實(shí)際工程中的具實(shí)際工程中的具體數(shù)學(xué)建模方法多達(dá)數(shù)體數(shù)學(xué)建模方法多達(dá)數(shù)十種。其中十種。其中計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算機(jī)輔助建模建模愈來(lái)愈多地被采用。愈來(lái)愈多地被采用。 選擇合理建模方法選擇

57、合理建模方法 機(jī)理分析法機(jī)理分析法 實(shí)驗(yàn)辨識(shí)法實(shí)驗(yàn)辨識(shí)法 定性推理法定性推理法計(jì)算機(jī)輔助建模流程圖計(jì)算機(jī)輔助建模流程圖 數(shù)學(xué)建模的一般過(guò)程數(shù)學(xué)建模的一般過(guò)程 通過(guò)以上過(guò)程，保證所得到的模型是通過(guò)以上過(guò)程，保證所得到的模型是有用的有用的、可靠的可靠的，其模型結(jié)論能反映實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)論。其模型結(jié)論能反映實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)論。觀察和分析系統(tǒng)觀察和分析系統(tǒng)提出問(wèn)題提出問(wèn)題作出假設(shè)作出假設(shè)系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述構(gòu)筑形式化模型構(gòu)筑形式化模型模型求解模型求解模型有效性分析模型有效性分析修改模型修改模型最終確認(rèn)最終確認(rèn)多次反復(fù)多次反復(fù)模型校核，驗(yàn)證確認(rèn)模型校核，驗(yàn)證確認(rèn)有效后驗(yàn)?zāi)Ｐ陀行Ш篁?yàn)?zāi)Ｐ湍Ｐ褪褂媚Ｐ褪褂?數(shù)學(xué)模型是從系統(tǒng)

58、概念出發(fā)的關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界部分的數(shù)學(xué)模型是從系統(tǒng)概念出發(fā)的關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界部分的“映象映象”。真。真實(shí)系統(tǒng)建模的抽象過(guò)程，包括實(shí)系統(tǒng)建模的抽象過(guò)程，包括輸入輸入、輸出輸出、狀態(tài)變量狀態(tài)變量及其及其函數(shù)關(guān)系函數(shù)關(guān)系。系統(tǒng)建模的抽象過(guò)程系統(tǒng)建模的抽象過(guò)程2.2 2.2 系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模2.2.6 2.2.6 計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模計(jì)算機(jī)信息集成系統(tǒng)建模2.2.7 2.2.7 系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)2.2.9 2.2.9 系統(tǒng)建模發(fā)展趨勢(shì)系統(tǒng)建模發(fā)展趨勢(shì)2.2.2 2.2.2 模型分類模型分類2.2.4 2.2.4 數(shù)學(xué)建模方法數(shù)學(xué)建模方法2.2.5 2.2.5 機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)建模2.2.8

59、 2.2.8 計(jì)算機(jī)輔助建模計(jì)算機(jī)輔助建模2.2.1 2.2.1 數(shù)學(xué)模型定義和一般描述數(shù)學(xué)模型定義和一般描述2.2.3 2.2.3 數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程數(shù)學(xué)建模及其過(guò)程 傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法分為傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法分為機(jī)理分析建模機(jī)理分析建模與與實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)建模實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)建模兩兩大類。近代又出現(xiàn)了大類。近代又出現(xiàn)了層次分析層次分析和和定性推理建模定性推理建模方法，而且實(shí)驗(yàn)方法，而且實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)建模也有新的發(fā)展，產(chǎn)生了現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)建模也有新的發(fā)展，產(chǎn)生了現(xiàn)代系統(tǒng)辨識(shí)建模系統(tǒng)辨識(shí)建模方法。方法。 機(jī)理分析法機(jī)理分析法 直接相似法直接相似法 系統(tǒng)辨識(shí)法系統(tǒng)辨識(shí)法 回歸統(tǒng)計(jì)法回歸統(tǒng)計(jì)法 概率統(tǒng)計(jì)法概率統(tǒng)計(jì)法 量綱分析法量

60、綱分析法 網(wǎng)絡(luò)圖論法網(wǎng)絡(luò)圖論法 圖解法圖解法 模糊集論法模糊集論法常見(jiàn)方法常見(jiàn)方法 蒙特卡洛法蒙特卡洛法 層次分析法層次分析法 隔艙系統(tǒng)法隔艙系統(tǒng)法 定性推理法定性推理法 灰色系統(tǒng)法灰色系統(tǒng)法 多分面法多分面法 分析分析- -統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法 計(jì)算機(jī)輔助建模法計(jì)算機(jī)輔助建模法 選擇建模方法主要根據(jù)系統(tǒng)狀況，建模目標(biāo)，對(duì)建模精度、選擇建模方法主要根據(jù)系統(tǒng)狀況，建模目標(biāo)，對(duì)建模精度、周期和費(fèi)用的要求等來(lái)確定，在很大程度上取決于建模者的經(jīng)驗(yàn)。周期和費(fèi)用的要求等來(lái)確定，在很大程度上取決于建模者的經(jīng)驗(yàn)。原則原則1“白盒白盒”問(wèn)題問(wèn)題p 機(jī)理分析法機(jī)理分析法p 直接相似法直接相似法p 量綱分析法量綱分析法p