系统仿真科普系列1:什么是系统

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搬砖的攻城狮 2022-12-13 12:28:46

1、系统的思想

系统的思想从古到今一直发生着演变。中国古代文化中的系统思想主要体现在对世界的认识和解释上,如《道德经》中的“道生一,一生二,二生三,三生万物”,论证了世间万物由要素组成,要素之间存在相互联系相互作用;又如春秋战国诸子百家对军事、自然、社会等现象进行讨论,形成了中国独有的军事、自然科学和社会伦理体系,并将其应用于具体的工程项目。近现代西方的系统思想则更关注系统的运行规律,其数学、物理、化学、生物学等基础科学和自然科学的发展,使人类对自然系统的组成、要素关系和运行规律等方面的认识取得了突破性成果,发展和完善了科学的方法论。

2、系统的定义

这里引用钱学森的观点给出“系统”的定义:系统是由相互作用相互依赖的若干部分结合而成的、具有特定功能的有机整体,而且这个有机整体又是它从属的更大系统的组成部分。由此可以提炼出认识一个系统的关键点在于组成系统的要素和各要素如何相互作用。根据系统层次结构的复杂程度,可以将系统分为简单系统和复杂系统:直接由要素构成的两层次系统称为简单系统,由多层子系统按照一定结构构成的系统称为复杂系统。例如,中国载人航天工程就是一个复杂系统,由航天员系统、空间应用系统、载人飞船系统、货运飞船系统、长征二号F运载火箭系统、长征七号运载火箭系统、长征五号B运载火箭系统、酒泉发射场系统、文昌发射场系统、测控通信系统、空间实验室系统、空间站系统、着陆场系统和光学舱系统等十四大系统组成,各个系统又由若干个子系统构成,如测控通信系统就包含雷达系统、光学系统等子系统。

 

图1 中国载人航天工程系统组成

此外,按照时间和状态变量的取值特性,可以将系统分为连续、离散系统和混合系统状态变量随时间连续变化的系统称为连续系统;时间变量和状态变量均只取有限个离散值的系统称为离散系统;兼具连续和离散成分的系统称为混合系统。按照系统要素之间的关系或模型的形式,可以将系统分为线性系统和非线性系统:要素之间的关系能够用线性数学模型描述的系统称为线性系统,否则称为非线性系统。除此之外,还有其他的对系统的分类方式,如封闭系统和开放系统、动态系统和静态系统等。

 

[1]中国载人航天官方网站 中国载人航天工程网 http://www.cmse.gov.cn/gygc/xtzc/htyxt/。

[2] 钱学森.论宏观建筑与与微观建筑:杭州出版社,2001


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