控制工程导论答案.docx
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控制工程导论答案
控制工程导论答案
【篇一：
系统工程导论随堂练习答案】
class=txt>1.系统工程的主要特点是什么？
a:
一个系统，两个最优
b:
以软为主，软硬结合
c:
跨学科多，综合性强
d:
从定性到定量的综合集成研究
e:
宏观研究为主，兼顾微观研究
f:
实践性与咨询性
参考答案：
abcdef
1.阿波罗登月计划是举世公认的系统工程范例。
从___年5月至年12月，历时11年半，耗资___多亿美元，参加研制的美国与外国企业２万多家，大学与研究机构120所，使用大型计算机600多台，参加研制工作的人员达___多万，其中高级技术人员42万。
a:
1961；1972;400;300b:
1962；1972；300；400；c:
1961；1972；300；400；d:
1962；1972；400；300；参考答案：
c
【篇二：
系统工程导论课后习题答案】
。
答：
a.如果系统与其环境之间既没有物质的交换，也没有能量的交换，就称其为孤立系统。
在孤立系统中，系统与环境之间是相互隔绝的，系统内部的能量和物质不能传至系统外，系统环境的能量也不能传至系统内，显然，客观世界是不存在这种孤立系统的；b.如果系统与其环境可以交换能量但不可以交换物质，称其为封闭系统。
例如一个密闭的容器，可以与外界交换能量，但不能交换物质，可看作为封闭系统；c.如果系统与环境之间既有换，又有物质交换，就称其为开放系统。
小至细胞、分子、大至生物、城市、国家等任何系统每时每刻都与环境进行着物质、能量及信息的交换，都是开放系统。
2.2什么是系统自组织现象？
试描述一个具体的系统自组织现象。
答：
系统中的元素在环境作用下，不依靠外力，发展形成有序结构的过程，称为系统自组织。
19世纪末化学家利色根发现，将碘化钾溶液加入到含有硝酸银的胶体介质中，在一定的条件下，所形成的碘化银沉淀物会构成一圈圈有规律间隔的环状分布，这种有序的环称为利色根环。
如激光的产生就是一个典型的自组织过程。
2.3中国科学家对系统科学与技术有过哪些贡献？
答：
中国科学院于1956年在力学研究所成立“运用组”，即后来“运筹组”的前身。
到1980年成立“系统科学研究所”，1980年成立“中国系统工程学会”，这些都标志着我国对系统工程研究发展的重视。
1986年钱学森发表“为什么创立和研究系统学”，又把我国系统工程研究提高到系统工程基础理论，从系统科学体系的高度进行研究。
我国学者钱学森于1989年提出“综合集成法”，是对系统工程方法论研究方面作出的新贡献。
2.4如何全面正确理解系统的整体性和“1+12”表达式？
答：
系统的首要特征就是其整体性，系统不是各孤立部分属性的简单叠加，它还具有各孤立部分所没有的新的性质和行为。
系统的整体性质有时通俗地表达为“1+12”，但实际情况是复杂的，也有可能等于2或小于2，这取决于系统的结构、各部分的属性及系统内协同作用的强弱。
这主要是从系统的交通角度来理解的。
2.5耗散结构理论、协同学和混沌理论的主要观点是什么？
有什么共同点与不同点？
答：
a.散结构理论认为一个系统总是朝着均匀和无序的平衡态发展，系统的熵不断增大，直至达到平衡态，此时系统的熵最大，但对于一个开放系统，系统的熵却可能增长、维持或减小。
b.协同学研究系统的各个部分如何进行协作，并通过协作导致系统出现空间上、时间上或功能上的有序结构。
c.混沌是由确定性的发展过程中产生出来的一种随机运动。
它不是简单的无序状态，在“杂乱无章”运动中又包含普适常数，包含自相似性。
共同点：
三者讲的都是一个系统如何自发地形成有序结构的。
不同点：
混沌理论是从随机表象角度来讲的，耗散结构是从熵的角度来讲的，协同学是从各个部分如何进行协作。
3.0详细说明动态规划的中心思想。
动态规划是研究多段决策而提出来的一种数学方法，它的中心思想是所谓的“最优性原理”，这个原理归结为用一个基本地推关系式，从整个过程的终点出发，由后向前，使过程连续地转移，一步一步地推到始点，找到最优解。
动态规划算法通常用于求解具有某种最优性质的问题。
在这类问题中，可能会有许多可行解。
每一个解都对应于一个值，我们希望找到具有最优值的解。
动态规划算法与分治法类似，其基本思想也是将待求解问题分解成若干个子问题，先求解子问题，然后从这些子问题的解得到原问题的解。
与分治法不同的是，适合于用动态规划求解的问题，经分解得到子问题往往不是互相独立的。
若用分治法来解这类问题，则分解得到的子问题数目太多，有些子问题被重复计算了很多次。
如果我们能够保存已解决的子问题的答案，而在需要时再找出已求得的答案，这样就可以避免大量的重复计算，节省时间。
我们可以用一个表来记录所有已解的子问题的答案。
不管该子问题以后是否被用到，只要它被计算过，就将其结果填入表中。
这就是动态规划法的基本思路。
具体的动态规划算
法多种多样，但它们具有相同的填表格式。
5.1传统的优化算法和现代优化算法包括哪些内容，两者之间的最大区别是什么？
答：
传统的优化算法必须定义被优化系统的性能指标和约束条件；必须选择代表优化因素的独立变量；写出表示各种变量之间关系的数学模型。
而现代优化算法是要解决优化问题中的难解问题，或者说是系统模型过于复杂无法用明确的解析方程来描述的问题。
它是一种多学科综合性的解决问题方法。
两者最大的区别是现代优化算法不再强调一定要求得最优解。
5.2对感兴趣的组合优化问题，比较遗传算法与其它优化算法的计算结果。
p95
5.3遗传算法的主要步骤是什么？
在应用遗传算法解决实际优化问题时应该注意的问题有哪些？
答：
处理步骤：
首先是对优化问题的解进行编码，编码的目的主要用于优化剖解的表现形式和利于之后遗传算法中的计算。
第二是适应函数的构造和应用。
适应函数基本上依据优化问题的目标函数而定。
第三是染色体的结合。
双亲的遗传基因结合是通过编码之间的交配达到下一代的产生。
新一代的产生是一个生死过程，它产生了一个新解。
最后是变异，新解产生过程中可能发生基因变异，变异使某些解的编码发生变化，使解有更大的遍历性。
应该注意的问题有：
a.解的编码和解码。
b.初始群体的选取和计算中群体的大小，群体的维数越大，其代表性越广泛，最终进化到最优解的可能性越大。
但维数大的群体势必造成计算时间的增加，在一些应用中，群体的可以采用同遗传代数有关的变量，以使算法更有效。
c.适应函数的确定。
d.三个算子，种群选取、交配和变异。
5.5系统分解/协调的原则是什么？
答：
无论是对约束条件进行分解协调还是对目标函数进行分解协调，其原则是将大系统细化而使系统更容易求得最优解，下级对上级进行分解，上级对下级进行协调。
6.1什么是决策科学？
你知道哪些决策科学的代表性人物和代表性著作？
答：
a.狭义地说，决策指的是在几种行为方案中作出选择；广义地讲，决策还包括在作出最后选择前所进行的一切思维活动。
决策科学是作为关于思维、关于行动、关于人们切身利益的科学。
b.如我国古代的《资治通鉴》、《孙子兵法》等著作，如谋士张良，诸葛亮等。
6.2决策科学在人类历史发展过程中是如何发挥作用的？
举例说明。
答：
20世纪中叶，著名的“曼哈顿计划”、“阿波罗飞船计划”等重大系统工程行动极大地促进了管理决策科学的发展。
相继形成了运筹学、控制论、信息论、系统工程、系统论等学科。
20世纪后半叶，信息技术迅猛发展，人类社会进入了有史以来最为迅速的发展时期，以信息技术带动的新技术革命已惠及全球，它给人类社会带来的影响是广泛、深入、不可逆转和尚难充分预料的。
6.3你认为决策科学与技术发展的大趋势将会给人类社会带来哪些重大影响？
答：
p107
6.4个人与集体在决策时应该如何应用决策模型，如何避免或减少失误？
答：
a.决策者非唯一，所以重大问题的决策应大力推行科学化的民主程序决策，以避免重大失误；b.决策方法非唯一，由于决策信息不完全，决策环境不确定，而每一种决策方法都不是万能的，因此有必要在决策中采用多种理论和方法；c.决策结局非唯一，对于决策信息不完全程度较高、决策环境不确定性较大、方案实施时间很长的情况，最好引入竞争机制，多种决策方案同时在不同的范围供实施，在实施的实践中，进一步检验各种实施方案。
6.7什么是非结构化决策问题？
如何对这类问题进行研究和决策？
答：
凡是难以在决策前对决策环境和求解规划准确识别的问题，只能凭决策者的经验、直觉做出应变的决策，一般是无章可循的非程序决策，称为非结构化决策问题。
通过采用决策支持系统对这类问题进行研究和决策。
6.8如果有北京、南京、武汉、上海、广州等五个城市可供某投资项目进行地点选择，试设
想一个具体的投资计划并用层次分析法进行决策分析。
p119
7.1什么叫系统模型？
有哪些类型？
如何进行系统分析？
答：
a.系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，它以某种确定的形式（例如文字、符号、图表、实物、数学公式等）关于该系统的知识。
b.一般将系统分为物理模型、文字模型和数学模型三大类。
c.系统分析的步骤：
1、系统目的分析和确定，分析和确定对象系统的目的和目标，分析和定义系统需要的功能，进而以这些数据作出模型，进行仿真。
2、模型化，模型化的作用是为对象所需的各种模型。
3、系统最优化，它的作用在于运用最优化的理论和方法，对若干替换模型进行最优化，求出若干个替换解。
4、系统评价，根据替换解，考虑前提条件、假设条件和约束条件，在经验和知识的基础上决定满意解，从而为选择系统设计方案提供足够信息。
8.1什么叫网络技术？
pert和gert各具有什么特点？
答:
a.网络技术是从图与网络基础上发展出的现代科学管理中的一种方法，网络计划是运用网络的基本概念，对工程总体计划和调度进行统筹安排。
b.pert只能评审具体模型，模型中无回路，只能有一个终端。
gert能评审概率模型，有回路，结果不唯一
8.2用成本计划管理的（pert）法来分析与调整工厂的工程时间和费用。
p173
8.3gert法较之pert法在哪些方面有改进？
答：
gert它克服了pert网络中的局限性，扩大了适应范围，而且计算结果具有较强的预测性。
9.1提高系统可靠性的意义是什么？
你在工作与生活中遇到过哪些系统可靠性问题？
答：
系统可靠性是评价系统的一个重要性能指标，系统可靠性分析分析是系统工程的一个重要组成部分。
提高系统的可靠性，可以更好地发挥系统效能，避免社会、经济和技术风险，获得尽可能大的社会经济效益。
例子，大家自己想啊，自己想的两个供参考啊，小时候家里请匠人做椅子、桌子，做得肯定得结实，选取木料、结构设计都是结实也就是可靠性的保证。
现在自己做的电子项目，像pcb板注意布线不相互干扰、各个小系统集合注意相互影响。
9.2系统可靠性的研究有哪些内容?
答：
系统的可靠性分析包括以下几个方面的内容：
a.可靠性分析，合理分配系统各组成部分的可靠性指标，使系统在总体上交通优，费用省。
b.可靠性计算及预测，以利各个不同设计方案之间的比较。
c.失效规律，任何元件及系统都可能能在运行一段时间后出现故障，失去原来的交通。
d.系统的修复。
9.3度量系统的可靠性有哪些指标？
1可靠度：
系统到时刻t时无故障的概率。
2失效密度3产品的寿命：
（1）平均寿命，标志产品平均能正常工作多长时间的可靠性指标之一。
（2）失效前平均时间mttf（3）平均无故障时间mtbf（4）可靠寿命4失效率：
对于已经正常工作到t时刻没有发生失误或故障的系统，在接下来的单位时间内发生故障或失效的概率。
9.4试考察人的身体中有哪些结构是为了提高人类生命的可靠性的？
答：
由多种组织构成的能行使一定功能的结构单位叫做器官。
维生器官是人体内维持生命的器宫。
如果身体内的维生器官不能完全运行正常的话，一个人便可以很快死亡。
主要的维生器官有：
脑部，负责控制和协调呼吸、心跳、荷尔蒙生产、感觉接收、肌肉运动等
心脏，将含有充分氧气及养分的血液送至全身，供应各组织器官
肺部，负责呼吸及使血液带氧
肝脏，将血液内的废物移除带到膀胱之内
人体共有八大系统：
运动系统、神经系统、内分泌系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、
泌尿系统、生殖系统。
这些系统协调配合，使人体内各种复杂的生命活动能够正常进行。
八大系统的作用：
一、运动系统：
运动系统由骨、软骨、关节和骨骼肌等构成。
起支架、保护和运动的作用。
二、神经系统：
神经系统由神经元组成，是由中枢神经系统和遍布全身的周围神经系统而组成。
在体内起主导作用；一方面它控制和调节个器官、系统的活动；另一方面通过神经系统的分析与综合，使人体对环境变化的刺激作出相应的反应，达到人体环境的统一。
三、内分泌系统：
内分泌系统由多种腺体组成。
通过分泌不同的激素（雄性、雌性激素、胰岛素、肾上腺素）对整个人体的生长、发育、新陈代谢和生殖起到调节作用。
四、循环系统：
循环系统由心脏、血管和淋巴管组成。
它将消化系统的吸收的营养物质和肺吸收的氧送到全身器官的组织和细胞，同时将他们的代谢产物及co2运送到肾、肺、皮肤排出体外。
以保证人体的新陈代谢不断。
五、呼吸系统：
由呼吸道和肺组成。
吸入新鲜空气，通过肺泡内的气体交换，使血液得到氧并排除co2。
六、消化系统：
有口腔、咽、食管、小肠、大肠等组成。
是食物的消化和吸收的功能。
供人体所需要的书屋和能量。
七、泌尿系统：
由肾脏、输尿管、膀胱、尿道等组成。
排出体内多余的水分及代谢产物或毒素。
八、生殖系统：
产生生殖细胞，繁殖后代。
9.6列举几个具有不同类型可靠性模型的实际系统，并分别建立其可靠性模型。
答：
p186串联可靠性模型，并联可靠性模型的事例等等
9.7p189
答：
在冷储备系统的n个子系统中，有一有是正常工作子系统，另外n-1个子系统作冷储备用，当工作子系统失效时，储备的子系统中的一个就替代工作子系统的工作，直到所有的子系统都失效，系统才失效；在热储备系统中，储备子系统失效率不为零。
9.10试对某个建筑物进行火灾的事故树分析。
p191（图9-17）3.1事故树的确立
从建筑物火灾事故机理来看，火灾发生与逃生失败是建筑物火灾引起人员伤亡的主要影响因素，而逃生失败与火灾发生又是由多个因素综合影响制约的结果。
根据前面的基本原理，可以作出建筑物火灾引起人员伤亡事故树图，如下图所示，并对其进行定性与定量分析。
建筑物火灾引起人员伤亡事故树
由事故树可知，造成促使该事件发生的初始原因有12个，分别用x0，x1，x2，…x11来表示，这些原因即为事故隐患。
在众多情况下，并不是每个初始原因都同时发生。
只有当某些初始条件发生时，就可以使顶上事件发生，这些集合称为割集，即导致顶上事件发生的集合。
如果割集内所包含的初始原因对顶上事件的发生充分必要，或者说引起顶上事件发生的最起码的基本事件的集合，则称为最小割集。
应用布尔代数简化，就可以得出最小割集。
根据布尔代数简化，得到共有45组割集，整理结果列于下表中。
不难看出，这45组都是最小割集。
同样，也可求出该事故树的4个最小径集，也列于下表。
3.2实例结果分析
（1）由事故树可知，或门个数多而门个数少。
根据或门定义，只要有任意一个基本事件发生就有输出，而与门表示只有全部基本事件发生时才有输出。
所以，从与门和或门的数量比例来看，可知该系统的危险性是比较大的。
（2）任一割集就是造成系统分流短路的分支集合。
事故树中有几个最小割集，顶上事件发生就有几种可能；最小割集越多，系统就越危险，最小割集反映了系统的危险性。
最小割集中基本事件数越多，事故就越难发生；反之，基本事件数越少，事故发生就较容易。
从分析计算可以看出，由于该实例的最小割集有45组，表明导致事故发生共有45种途径。
可以看出，大多数基本事件只是省略事件，如消防不力、动用明火、热量积蓄这些事件又包括许多基本事件，所以实际上造成该事件的可能性很大，事故树分析上，最小割集有如下两种用途：
第一，在进行建筑物火灾人员伤亡事故分析时，人们可以从k1开始，依据k1提示的{x2，x9，x6，x0}四个基本事件逐一检查、核实和分析，就可以确定事故是不是由k1所造成的，这样就可以检查出基本原因。
第二，可以利用最小割集来制定预防事故发生的措施。
由最小割集定义可知，当每一割集中的全部基本事件同时发生时，则顶上事件就发生。
因此，人们若对第ki个割集中的基本事件发生条件破坏一下，则该割集失去了造成事故的危险。
（3）从最小径集来看，它是使顶上事件不发生的各基本事件不发生的基本组合。
在同一事故树中，不包含其他径集的径集称为最小径集，如果径集中任意去掉一个基本事件后就不再是径集，那么该径集就是最小径集，所以，最小径集是保证顶事件不发生的充分必要条件。
在事故树中，如果最小割集比较多而最小径集比较少，则用最上径集来分析更方便。
如“建筑物火灾引起人员伤亡事故树中，其中最小割集45个，最小径集4个，因而用最小径集来分析则比较方便。
p1={x0/sub}表明x0/sub不发生，顶上事件就不发生，分析p1不发生时，其他不管。
也就是说，若在火灾发生前期将人有效地疏散出去，即人已不在现场，即使火灾发生，也可以避免人员伤亡。
（4）结构重要度分析，是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。
即在不考虑各基本事件的发生概率的情况下，分析各基本事件对顶上事件发生所产生的影响程度。
基本事件结构重要度越大，它对顶上事件的影响就越大，反之亦然。
从上表结构重要度一栏中，可
【篇三：
《软件工程导论》张海蕃课后习题答案】
是软件危机?
是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。
1-3什么是软件工程?
是指导计算机软件开发和维护的一门工程学科。
1-4简述结构化范型和面向对象范型的要点，并分析它们的优缺点。
目前使用得最广泛的软件工程方法学（2
种）：
1.传统方法学：
也称为生命周期方法学或结构化范型。
优点：
把软件生命周期划分成基干个阶段，每个阶段的任务相对独立，而且比较简单，便于不同人员分工协作，从而降低了整个软件开发过程的困难程度。
缺点：
当软件规模庞大时，或者对软件的需求是模糊的或会承受时间而变化的时候，开发出的软件往往不成功；而且维护起来仍然很困难。
2.面向对象方法学：
优点：
降低了软件产品的复杂性；提高了软件的可理解性；简化了软件的开发和维护工作；促进了软件重用。
1-6什么是软件过程?
它与软件工程方法学有何关系?
z软件过程：
是为了获得高质量软件所需要完成的一系列任务的框架，它规定了完成各项任务的工作步骤
z软件工程方法学：
通常把在软件生命周期全过程中使用的一整套技术方法的集合称为方法学，也称范型
1-7什么是软件生命周期模型，试比较瀑布模型，快速原型模型，增量模型，和螺旋模型的优缺点，说明每种模型的适用范围。
软件生命周期由软件定义、软件开发和运行维护3个时期组成，每个时期又进一步划分成若干个阶段。
生命周期模型规定了把生命周期划分成哪些阶段及各个阶段的执行顺序，因此，也称为过程模型。
瀑布模型的优点：
1.可强迫开发人员采用规范的方法；2.严格规定了每个阶段必须提交的文档；3.要求每个阶段交出的所有产品都必须经过质量保证小组的仔细验证。
瀑布模型的缺点：
1.在软件开发初期，指明用户全部需求是困难的；2.需求确定后，经过一段时间才得到软件最初版本；3.完全依赖规格说明，导致不能满足用户需求。
适用中小型项目。
快速原型模型的优点：
1满足用户需求程度高；2用户的参与面广；3返工现象少快速原型模型的优点：
不适用大型软件的开发适用于小型项目。
增量模型的优点：
1短期内可以交付满足部分用户需求的功能产品；2逐步增加功能可以让用户去适应新产品；3开放式的软件可维护性比较好；4开始第一构件前，已经完成需求说明。
增量模型的缺点：
1对现有产品功能造成破坏；2意义上的矛盾适用于中型软件的开发
螺旋模型的优点：
1集成了瀑布模型、快速原型模型、增量模型的优点；2支持用户需求动态变化；3需求分析与软件实现紧密联系相互依赖；4原型作为刑式的可执行的需求规格说明，即利用用户和开发人员共同理解，又可作为后续开发的基础；5为用户参与决策提供方便；6提高目标软件的适应能力；7降低风险；8在大型软件开发过程中充分发挥优势。
螺旋模型的缺点：
1迭代次数影响开发成本，延迟提价时间；2找不到关键改进点，人才、物力、财力时间引起无谓消耗；3成于风险分析，败于风险分析。
适用于内部开发的大规模软件项目。
1-8：
为什么说喷泉模型叫好的体现了面向对象软件开发过程无缝和迭代的特性？
因为使用面向对象方法学开发软件时，各个阶段都使用统一的概念和表示符号，因此，整个开发过程都是吻合一致的，或者说是无缝连接的，这自然就很容易实现各个开发步骤的反复多次迭代，达到认识的逐步深化，而喷泉模型的则很好的体现了面向对象软件开发过程迭代和无缝的特性。
1-9：
试讨论rational统一过程的优缺点
优点：
提高了团队生产力，在迭代的开发过程、需求管理、基于组建的体系结构、可视化软件建模、验证软件质量及控制软件变更等方面、针对所有关键的开发活动为每个开发成员提供了必要的准则、模版和工具指导，并确保全体成员共享相同的知识基础。
它简历了简洁和清晰的过程结构，为开发过程提供较大的通用性。
缺点：
rup只是一个开发过程，并没有涵盖软件过程的全部内容，例如它缺少关于软件运行和支持等方面的内容，此外，它没有支持多项目的开发结构，这在一定程度上降低了在开发组织内大范围实现重用的可能性。
1-10rational统一过程主要适用于何种项目？
大型的需求不断变化的复杂软件系统项目
1-11：
说明敏捷过程的适用范围
适用于商业竞争环境下对小型项目提出的有限资源和有限开发时间的约束。
1-12说明微软过程的适用范围
适用于商业环境下具有有限资源和有限开发时间约束的项目的软件过程模式。
第二章
2-1在软件开发的早期阶段为什么要进行可行性研究？
应该从哪些方面研究目标系统的可行性？
可行性研究的目的：
就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。
一般从技术可行性，经济可行性，操作可行性，社会、政策允许可行性方面研究。
2-5北京某高校可用的电话号码由以下几类：
校内电话号码由4位数字组成，第一位数字不是零；校外电话又分为本市电话和外地电话两类,拨校外电话先拨0，若是本地电话再接着拨8位数字（固话第一位不是0）或11位数字（移动电话第一位为1）；若是外地电话，则拨3位区码再拨8位电话号码（固话第一位不是0），或拨0再拨11位数字（移动电话第一位为1）。
请用数据定义的方法，定义上述电话号码。
电话号码=[校内电话号码|校外电话号码]
校内电话号码=非零数字+3位数字//后面继续定义
本市号码=数字零+8位数字
外地号码=数字零+3位数字+8位数字
非零数字=[1|2|3|4|5|6|7|8|9]
数字零＝0
3位数字＝3{数字}3//3至3个数字
8位数字=非零数字+7位数字
7位数字=7{数字}7
数字＝[0|1|2|3|4|5|6|7|8|9]
第三章
3-1为什么要进行需求分析？
通常对软件系统有哪些需求？
因为，需求分析是对可行性分析的一种补充，它的基本任务是准确的回答系统必须做什么。
1，功能需求
2，性能需求
3，可靠性和可用性需求
4，出错处理需求
5，接口需求
6，约束
7，逆向需求
8，将来可能提出的需求
第四章
4-3：
一个浮点二进制数的构成是：
一个可选的符号.......................
[0|1]ff
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