系統(tǒng)的優(yōu)化 課件-2023-2024學(xué)年高中技術(shù)粵科版（2019）必修 技術(shù)與設(shè)計2

系統(tǒng)的優(yōu)化2024通用技術(shù)技術(shù)備課組學(xué)習(xí)目標(biāo)010302理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義探究系統(tǒng)優(yōu)化的方法理解影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素通用技術(shù)01系統(tǒng)優(yōu)化的意義一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義思考：為什么對飛機(jī)燃油系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，卻引發(fā)了安全系統(tǒng)問題？改進(jìn)的是燃油系統(tǒng)，而其他應(yīng)急系統(tǒng)沒有做出相應(yīng)的改進(jìn)和優(yōu)化，導(dǎo)致飛機(jī)在遇到緊急情況時不能有效的做出反應(yīng)，釀成悲劇。一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義以上案例中的設(shè)計，看似都實現(xiàn)了預(yù)定的目標(biāo)和功能?？墒?，它們都不是最優(yōu)的設(shè)計，輕則讓人受傷，重則奪取性命，甚至在很多年后才發(fā)現(xiàn)給人類造成的危害。所以，設(shè)計不僅僅是設(shè)計，更是考慮到現(xiàn)在和未來的，一個最優(yōu)化的系統(tǒng)。既然系統(tǒng)優(yōu)化如此重要，同學(xué)們能清晰的說出系統(tǒng)優(yōu)化的意義嗎？一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義分析1、陶瓷窯爐通過什么關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備的改進(jìn)，實現(xiàn)了窯爐的優(yōu)化？2、上述技術(shù)設(shè)備的改進(jìn)有什么意義？閱讀書本P102一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義1、由隧道窯進(jìn)階為輥道窯，使窯內(nèi)溫度均勻，大大縮短了制品燒成時間，提高了產(chǎn)量；2、減少了窯車等熱耗設(shè)備，有效提高了熱利用率，單位產(chǎn)品能耗節(jié)省了一半以上。關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)實現(xiàn)窯爐優(yōu)化系統(tǒng)的優(yōu)化就是在給定條件下，通過一定的手段和方法，使系統(tǒng)獲得更佳功能或更佳效益的過程。實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、財力達(dá)到最小。一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義過河問題探究有3個傳道士和3個食人者來到河邊，打算乘一艘船從右岸到左岸。該船的最大負(fù)荷能力為2人。當(dāng)傳道士數(shù)量大于或等于食人者數(shù)量時，傳教士安全，否則會被食人者吃掉。請分析系統(tǒng)的組成元素、限制條件和矛盾沖突，并尋找最優(yōu)的解決辦法。組成元素3個傳道士3個食人者一艘船限制條件船的最大負(fù)荷能力為2人傳道士數(shù)量≥食人者數(shù)量傳道士數(shù)量與食人者數(shù)量沖突矛盾一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義一、系統(tǒng)優(yōu)化的意義第一步的選擇有五種：2個食人者

2個傳教士

（左岸3個食人1個傳教士）?1個食人者1個傳教士1個食人者?1個傳教士?1、2個食人者

2食→1食（返）→2食→1食（返）→2傳→1食1傳（返）→2傳→1食（返）→2食→1食（返）→2食

2、1個食人者1個傳教士1食1傳→1傳（返）→2食→1食（返）→2傳→1食1傳（返）→2傳→1食（返）→2食→1食（返）→2食

02影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素既然系統(tǒng)優(yōu)化對實際生產(chǎn)能提高效益，我們怎么樣來分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素呢？閱讀千煙洲立體生態(tài)農(nóng)業(yè)案例（教材103頁）,思考案例中系統(tǒng)優(yōu)化的目的、約束條件和影響的因素。

視頻二：立體生態(tài)農(nóng)業(yè)這種山區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，既有中、遠(yuǎn)期林果生產(chǎn)的收益，又有短期可收益的農(nóng)、牧、漁業(yè)的發(fā)展，使當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)走上了可持續(xù)發(fā)展道路。該區(qū)域為亞熱帶季風(fēng)氣候，降水量大，丘陵山區(qū)耕作容易產(chǎn)生水土流失，因此丘上適宜發(fā)展林草；丘下坡度較小，地勢相對平坦，土層深厚，不易產(chǎn)生水土流失，適宜發(fā)展耕作業(yè)。1）山地立體農(nóng)業(yè)是利用山地的垂直地帶性而發(fā)展不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，主導(dǎo)因素是地形。（2）山上林草，利于保持水土，山下農(nóng)田，主要從山下的地形、水源、土壤條件分析發(fā)展種植業(yè)的優(yōu)勢。二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素千煙洲立體生態(tài)農(nóng)業(yè)案例中系統(tǒng)優(yōu)化的目的、約束條件和影響的因素。1.系統(tǒng)優(yōu)化的目的：2.系統(tǒng)優(yōu)化的約束條件：3.影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素：改善生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。亞熱帶紅壤丘陵地區(qū)的地形、氣候、生物生長習(xí)性等。直接影響生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的因素。二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素03實踐活動三、實踐活動書本P106三、實踐活動1．分析優(yōu)化的目標(biāo)和約束條件。（1）優(yōu)化的目標(biāo)是豬圈的圍欄和隔欄的總長度達(dá)到最小值（Lmin）；（2）優(yōu)化的約束條件是豬圈的總面積S=80m2。2．建立數(shù)學(xué)模型。設(shè)每排豬圈的長、寬分別為x和y（x，y≥0），豬圈的總面積（S）為

S=2xy-①求圍欄與隔欄總長度的最小值，建立關(guān)系式

Lmin=4x+10y-②②式是系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，即優(yōu)化目標(biāo)和變量之間的關(guān)系；x，y是決策變量，也就是影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素3．求解過程。

三、實踐活動系統(tǒng)優(yōu)化的要素：

優(yōu)化目標(biāo)：系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)要適度

約束條件：對系統(tǒng)優(yōu)化起限制作用，不能人為調(diào)節(jié)

影響因素：對系統(tǒng)優(yōu)化產(chǎn)生影響，可人為調(diào)節(jié)。系統(tǒng)優(yōu)化的步驟：提出需要優(yōu)化的問題和目標(biāo)分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素選擇合適的優(yōu)化方法解決問題，優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行驗證和完善三、實踐活動

現(xiàn)在有一個貧困村，國家撥款給村里面修一條公路，假設(shè)本項目由你來負(fù)責(zé)，你將怎樣進(jìn)行。三、實踐活動按照系統(tǒng)優(yōu)化的步驟進(jìn)行優(yōu)化提出需要優(yōu)化的問題和目標(biāo)

交通閉塞

、修建公路

分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素

路線、資源、人力、資金等選擇合適的優(yōu)化方法

勘測（路線）、預(yù)算（資源）、選擇合適的筑路方法和計劃（根據(jù)本村的人力、物力、財力）

解決問題，優(yōu)化系統(tǒng)

進(jìn)行驗證和完善

條件校驗：校驗人力、物力、財力是否具備。合理分配，節(jié)約資源，促使優(yōu)化指標(biāo)和約束條件得以滿足實施與調(diào)整：及時調(diào)整，計劃與施工，再進(jìn)入優(yōu)化進(jìn)程總結(jié)系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化的意義影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、財力達(dá)到最小小試牛刀1、西安市的城市道路建設(shè)年年都有很大的投入，但是，隨著私家車的不斷增加，西安的道路反而變得越來越擁擠了。市政府對整個交通系統(tǒng)進(jìn)行分析后，決定建設(shè)地鐵。下列說法正確的是（）。A.有了地鐵就能對交通系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化B.因為地鐵速度快，才實現(xiàn)對交通系統(tǒng)的優(yōu)化C.因為地鐵在地下運(yùn)行，才實現(xiàn)對交通系統(tǒng)的優(yōu)化D.必須與其他交通工具及基礎(chǔ)設(shè)施配套，才能實現(xiàn)優(yōu)化答案：D

解析：交通系統(tǒng)的優(yōu)化不僅僅是地鐵的建設(shè)，而是要多方面考慮影響的因素，例如：城市道路的路網(wǎng)優(yōu)化建設(shè)、公交車輛在地鐵口與沒有地鐵口的地方優(yōu)化鏈接問題，地鐵站和公交車站旁邊的停車場的建設(shè)等問題。小試牛刀2、列車提速是對鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)化，以下說法正確的是（）A.只要有先進(jìn)的機(jī)車引擎，就能提速B.只有全部使用“動車組”才能提速C.只有把鐵路建設(shè)為“磁懸浮”才能提速D.不僅要有先進(jìn)的機(jī)車，還需道路、橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施的配套改進(jìn)答案：D解析：鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的優(yōu)化是由許多因素決定的，列車提速只是一個方面，如果道路彎道太多，列車的速度不能太高，不然容易出軌。所以道路橋梁、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施也要優(yōu)化。小試牛刀3、手機(jī)從只有通話等簡單功能發(fā)展到有攝像頭、錄音、播放MP3等功能，這種變化屬于（）A.系統(tǒng)的改變B.系統(tǒng)的增加C.系統(tǒng)的優(yōu)化D.系統(tǒng)的破壞答案：C解析：手機(jī)從只有通話功能，通過一定的手段和方法，增加了攝像頭、錄音、播放MP3等，使系統(tǒng)獲得更佳功能的過程。這就是系統(tǒng)優(yōu)化。小試牛刀4、系統(tǒng)的優(yōu)化是在一定的條件下，使系統(tǒng)達(dá)到更理想、更佳的效果的過程。以下事例，不能使系統(tǒng)達(dá)到優(yōu)化的是()A.為交通閉塞的某村修建一條公路B.為了提高檳榔產(chǎn)量，檳榔樹種得越密越好C.利用農(nóng)作物的生長季節(jié)差、時間差進(jìn)行間作套種D.在耕地少的地區(qū)開發(fā)低丘緩坡，建立經(jīng)濟(jì)林基地答案：B解析：主要考慮的是檳榔樹葉的光合作用，植物只有通過光合作用才能積累有機(jī)物，進(jìn)行生長，而光合作用需要水，充足的光照，以及二氧化碳，因此樹與樹間行距離合理種植就可以保證充足的光照及空氣流通提供給植物充足的二氧化碳。所以，不是檳榔樹種得越密越好。小試牛刀5、家用轎車都有倒車?yán)走_(dá)。倒車?yán)走_(dá)的工作過程是:車尾的探頭傳感器接收超聲波信號傳遞給控制器，控制器依據(jù)車體與障礙物間的距離和方位信息，控制蜂鳴器是否發(fā)岀警報。為提高該系統(tǒng)的性能，需對其進(jìn)行優(yōu)化，以下不屬于影響該系統(tǒng)優(yōu)化的因素是()A.探頭的探測精度

B.障礙物和車之間的距離C.探頭的數(shù)量