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第8章 非线性系统分析 参考答案

第8章 非线性系统分析 参考答案
第8章 非线性系统分析 参考答案

参考答案

一、填空题

1. 非本质;本质

2. 自持振荡

3. 初始条件;输入信号大小

4. 饱和非线性;死区非线性;间隙非线性;继电器非线性

5. 不稳定

6. 稳定;不稳定;半稳定

7. 自左向右;自右向左 二、分析与计算题

1. 求3()()y t ax t =的描述函数。 解:由于3()()y t ax t =是单值奇函数,所以其傅里叶级数展开式中A 0=0、A 1=0、φ1=0,将()sin x t A t ω=代入B 1的计算公式,可得

2102330340

3203203

03031()sin 1sin sin 2sin 21cos 2()2

212cos 2cos 24

1cos 412cos 22242311(cos 2cos 4)828

231

(sin 284

B y t td t

aA t td t aA td t aA t d t aA t t d t t

t aA d t aA t t d t aA π

π

π

ππππωωπωωωπωωπωωπωωωπωωωπωωωπππ===-=-+=+-+==-+=-???????3

1sin 4)

003234

t t aA ππωω+=

所以

32

133()44

B aA N A aA A A ===

2.设具有滞环继电器非线性特性的非线性系统结构如题图8.1所示,已知b =1,a =0.3,试判断系统是否存在自持振荡,若存在,则求出自持振荡的幅值和频率。

题图8.1

解:具有滞环的继电器非线性特性的描述函数为

2

4()j

()ab

N A A a A π=≥

其描述函数负倒数特性为

1j ()()4a A a N A b

π-=≥ 可见,描述函数负倒数特性的虚部为常数4a b π-,即1()N A -曲线为一条虚部为4a

b

π-的直线。

由于10

()(21)(0.41)

G s s s =++,所以

222222222210

(j )(2j 1)(0.4j 1)10(12j )(10.4j )(14)(10.16)10(1 2.4j 0.8)(14)(10.16)

10824j (14)(10.16)(14)(10.16)

G ωωωωωωωωωωωωωωωωω=

++--=

++--=

++-=-++++

由以上可知,1

()

N A -曲线与(j )G ω必有交点,而且交点为稳定的,因此会产生自持振荡。令1

(j )()

G N A ω-

=,此时有

2

2222108(14)(10.16)244(14)(10.16)a b ωωωπωωω?-=?++??

-?-=?++?

将b =1,a =0.3代入可得ω=5.02rad/s ,A =0.57。

所以,该系统存在自持振荡,振荡的幅值为0.57,角频率为ω=5.02rad/s 。

3.设具有死区继电器非线性特性的非线性系统结构如题图8.2所示,已知b =3,a =1。试分析系统的稳定性,并求系统不产生自持振荡时a 与b 应满足什么关系。

题图8.2

解:具有死区继电器非线性特性的描述函数为

()N A A a =≥

其描述函数的负倒数特性为

1()()A a N A -=≥

对上式求导,并令导数等于0

,可知当A 时,1()N A -

有极大值2a

b

π-。将b =3,a =1代入,可得当A =时,1()N A -有极大值6π-,即1()N A -在负实轴上的最大值为6π

-。

由于4

()(0.51)(1)

G s s s s =++,所以

222

22

224

(j )j (0.5j 1)(j 1)4j(10.5j )(1j )(10.25)(1)

642j (10.25)(1)(10.25)(1)

G ωωωωωωωωωωωωωωω=

++---=

++--=-++++

令G (j ω)的虚部为0,即Im[G (j ω)] = 2

2242(10.25)(1)

ωωωω-++0,

可得ω=。

将ω=入到G (j ω)的实部,

可得2264

Re[(j )](10.25)(1)3

G ωωωω--=++。所以G (j ω)曲线与负实轴的交点是(

4

3

-,j0)。 由于43

-小于6π

-,所以G (j ω)曲线与1()N A -曲线必有交点,如题3解图所示。令

1(j )()G N A ω-=,

可得43=-,解之得A 1=4.9896,A 2=1.0207。由于A 2=1.0207

小于A =A 2=1.0207处不稳定,而A 1=4.9896

大于A =A 1=4.9896处稳定,产生自持振荡。即系统会产生自持振荡,振幅为4.9896,频率为1.414 rad/s 。

题3解图

要想使系统不产生自持振荡,只需G (j ω)曲线与1

()

N A -

曲线没有交点即可,即满足 423

a

b π-

<- 可得

8

3a b π

>

8

3a b π

>

时,系统不会产生自持振荡。 4. 具有理想继电器非线性特性的非线性系统如题图8.3所示,已知b =1。(1) 当 τ=0时,系统受到扰动后会出现什么样的运动形式?(2) 当τ≠0时,如果系统输出产生一个振幅为4、角频率为1rad/s 的自持振荡,求系统参数K 和τ的值。

题图8.3

解:(1)理想继电器非线性特性的描述函数为

4()b N A A

π= 其负倒数特性为

1()4A N A b

π-=- 将b =1代入可得1()4A N A π-=-,即1

()

N A -曲线为负实轴。 当 τ=0时,线性部分的开环幅相频特性为

222

22

22(j )j (j 1)(j 2)j(1j )(2j )(1)(4)

32j (1)(4)(1)(4)

K

G K K K K ωωωωωωωωωωωωωωω=

++---=

++--=-++++

令G (j ω)的虚部为0,即Im[G (j ω)] = 2

222(1)(4)

K K ωωωω-++=0

,可得ω=

。将ω=入到G (j ω)

的实部,可得223Re[(j )](1)(4)6

K K

G ωωωω--=++。所以G (j ω)曲线与负实轴的交点是(

6

K

-,j0),如题4解图所示。

题4解图

所以G (j ω)曲线与1

()

N A -曲线必有交点,并且交点坐标与A 和K 值有关,并且,当A 增大时,1

()

N A -

曲线将从不稳定区进入稳定区域,所以交点为稳定点,会产生自持振荡。因此,系统受到扰动后会产生稳定的自持振荡。

(2) 当τ≠0时,线性部分的开环幅相频特性为

j (j )j (j 1)(j 2)

Ke G τω

ωωωω-=++

由于系统要产生振幅为4、角频率为1rad/s 的自持振荡,即ω=1rad/s 。

14()441

A N A b ππ

π-=-=

-=-? j (j1)j 1(j 11)(j 12)

Ke G τ-===++

π=,K =9.935。

又因为o (j 1)57.390arctan1arctan0.5180G τ∠=----=-

所以τ=0.32。

5. 判断如题图8.4所示的系统是否稳定,是否存在自持振荡。

G

(a) (b) (c) (d)

题图8.4

解:(a) G (j ω)曲线与1()N A -

曲线有交点B ,但当A 增大时,1

()

N A -由G (j ω)左侧进入

右侧,即从稳定区进入不稳定区,所以交点B 不是稳定工作点,不会产生自持振荡。

(b) G (j ω)曲线与1()N A -曲线有交点B 、C 。对于B 点,当A 增大时,1

()N A -由G (j ω)

左侧稳定区进入右侧不稳定区,所以交点B 不是稳定工作点,不会产生自持振荡。对于交点C ,当A 增大时,1

()N A -由G (j ω)右侧不稳定区进入左侧稳定区,所以交点C 是稳定工

作点,会产生自持振荡。

(c) G (j ω)曲线与1()N A -曲线有交点B 、C 。对于B 点,当A 增大时,1

()N A -由G (j ω)

右侧稳定区进入左侧不稳定区,所以交点B 不是稳定工作点,不会产生自持振荡。对于交点C ,当A 增大时,1

()N A -由G (j ω)右侧不稳定区进入左侧稳定区,所以交点C 是稳定工

作点,会产生自持振荡。

(d) G (j ω)曲线与1()N A -曲线有交点B ,但当A 增大时,1

()N A -由G (j ω)的不稳定区进

入稳定区,所以交点B 是稳定工作点,会产生自持振荡。

6. 将题图8.5所示的非线性系统化为串联形式,并求出等效的开环传递函数。

题图8.5

解:系统结构图的简化如题6解图所示。

题6解图

所以2()Ks

G s Ts K

=

+。

7. 设具有死区继电器非线性特性的非线性系统结构如题图8.6所示,已知a =1,b =3。试用描述函数法分析K 值与系统产生自持振荡的关系,并求K =3时自持振荡的振幅和振荡频率。

题图8.6

解:具有死区继电器非线性特性的描述函数为

()N A A a =≥

其描述函数的负倒数特性为

1()()A a N A -=≥

对上式求导,并令导数等于0

,可知当A 时,1()N A -

有极大值2a

b

π-。将b =3,a =1代入,可得当A =时,1()N A -有极大值6π-,即1()N A -在负实轴上的最大值为6π

-。

由于()(0.51)(1)

K

G s s s s =++,所以

22222

22(j )j (0.5j 1)(j 1)j(10.5j )(1j )(10.25)(1)

1.5(10.5)

j (10.25)(1)(10.25)(1)

K

G K K K ωωωωωωωωωωωωωωω=

++---=

++--=-++++

令G (j ω)的虚部为

0,即Im[G (j ω)] = 22

2(10.5)

0(10.25)(1)

K ωωωω

-=++,可得ω=。将ω=代入到G (j ω)的实部,可得221.5Re[(j )](10.25)(1)3

K K

G ωωωω--=++。所以G (j ω)曲线与负实轴的交点是(

3

K

-,j0),如题7解图所示。

题7解图

当G (j ω)曲线与1()N A -曲线有交点时,即1

(j )()

G N A ω-=

时系统产生自持振荡,从而可

36K π-<-时产生自持振荡,解之得2K π>,所以当2

K π

>时系统会产生自持振荡。 当K =3时,2

21.53

Re[(j )]

1(10.25)(1)G ωωωω-?=-++,所以

11()N A -

===-

解之得A 1=3.6756,A 2=1.0392。由于A 2=1.0392

小于A =A 2=1.0392处不稳定,而A 1=3.6756

大于A =,所以系统在A 1=3.6756处稳定,产生自持振荡。即系统会产生自持振荡,振幅为3.6756,频率为1.414 rad/s 。

所以,当K =3时系统的振荡振幅A =3.6756

,振荡频率ω=rad/s 。

8. 设非线性系统结构如题8.7所示,已知a 1=a 2=a 3=1,k 1=k 2= k 3=1,b =1。分析当T =0.5时系统是否存在自持振荡,如果存在,求出振荡时的振幅和频率,并讨论参数T 的变化对系统自振的影响。

题图8.7

解:题中饱和非线性特性和死区非线性特性恰好组成一个K =1的比例环节,所以,在

已知条件下,系统结构图可以简化,如题8解图1所示。

题8解图1

由此可得系统线性部分的开环幅相频特性为

222j55555 2.5

(j )j j (j )T T G ω

ωωωωωω+--==-=-

可见,G (j ω)曲线是一条抛物线。

具有滞环的继电器非线性特性的描述函数为

332

4()j ()a b N A A a A

π=

其描述函数负倒数特性为

331j ()()4a A a N A b π-

=

≥ 将a 3=b =1代入可得,1j (1)()4

A N A π

-

=≥,描述函数负倒数特性的虚部为常数4π-,即1()N A -曲线为一条虚部为4

π

-的直线。

G (j ω)曲线与1()N A -曲线如题8解图2所示,可见G (j ω)曲线与1

()

N A -曲线相交,在交

点处产生自持振荡。

题8解图2

令G (j ω)=1()N A -

,可得 2.5j 4

π

ω-=-,解之得ω=3.183。将ω=3.183代入到G (j ω)可得,2

5

Re[(j )]=0.493=3.183

G ωωω-=

-

。所以-0.493,可得A =1.181。将A 折合到输

出端,可得输出端的振幅为

0.2365

A

=。 由于22j5555(j )j (j )T T G ωωωωω+-==-,所以54T πω=,20T

ωπ

=

。可见,T 增大时,振荡频率ω增大,同时

2

5

ω

减小,相应的A 减小,即输出端的振幅减小。

9. 设非线性系统结构如题图8.8所示,其中a =1,b =1,11()(1)G s s s =

+,22

()G s s

=。(1)

当3()1G s =时,分析系统是否存在自持振荡,如果存在,求出振荡时的振幅和频率。(2) 当3()G s s =时,试分析其对系统的影响。

题图8.8

解: 原系统结构图可以简化为如题9解图1的形式。

题9解图1

(1) 当G 3(s )=1时,将11()(1)G s s s =

+,22

()G s s =代入,可得线性部分的传递函数为

1221()()2

()1()(1)

G s G s G s G s s s s =

=+++

所以

23232234324324

32

222j2()22()

(j )j j (j 1)j()

+()+()+()G ωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωωω-+---====+-++------ 具有死区继电器非线性特性的描述函数为

()N A A a =

其描述函数的负倒数特性为

1()()A a N A -

=≥

对上式求导,并令导数等于0

,可知当A 时,1()N A -

有极大值2a

b

π-。将a =1,b =1

代入,可得当A =时,1()N A -有极大值2π-,即1()N A -在负实轴上的最大值为2

π

-。

令G (j ω)的虚部为0,即Im[G (j ω)] = 34

32

2()

0+()ωωωωω-=-,可得1ω=rad/s 。将1ω=代入到G (j ω)的实部,可得2

4322Re[(j )]=2=1

+()G ωωωωωω-=--。所以G (j ω)曲线与负实轴的交点

是(-2,j0)。 由于-2小于2

π

-,所以G (j ω)曲线与1()N A -曲线必有交点。令G (j ω)=1()N A -,可得

1

2()N A -

=-

,即2

2=-,解之得A 1=2.29,A 2=1.11。由于A 2=1.11

小于A =,

所以系统在A 2=1.11处不稳定,而A 1=2.29

大于A =,所以系统在A 1=2.29处稳定,产生自持振荡。即系统会产生自持振荡,振幅为2.29,频率为1 rad/s 。

(2) 当G 3(s )=s 时,线性部分的传递函数为

12321()()()2

()1()1G s G s G s G s G s s s ==+++

所以

222222222222

22(1j )222(j )j

j 1(1)(1)(1)G ωωωω

ωωωωωωωωω---===--++-+-+-+ 显然,0Re[(j )]=2Im[(j )]=0G G ωωω=,,;

1Re[(j )]=0Im[(j )]=2G G ωωω=-,,; Re[(j )]=0Im[(j )]=0G G ωωω→∞,,。

题9解图2

可见,G (j ω)曲线与1

()

N A -

曲线没有交点,如题9解图2所示,所以系统不存在自持振荡,并且G (j ω)曲线不包围1

()

N A -曲线,系统稳定。

10. 二阶系统的运动方程为0x x x ++=,试用等倾线法绘制系统的相轨迹。 解:系统的微分方程可以化为

0dx

x x x dx ++= dx x x

dx x

+=-

令dx dx

α=,则可以得到等倾线方程为

x x

x

α+=-

所以11x x α=-

+。表明等倾线是过相平面原点的一簇直线。令1

1βα

=-

+,即等倾线的斜率用β表示。解表8-1列出了取不同α值时等倾线的斜率β和等倾线与x 轴的夹角θ。

0.82αα=

x

题10解图

11. 求系统运动方程sin 0x x +=的全部平衡点及其相轨迹。 解:先求平衡点,令0x x ==,可得sin 0x =。

所以系统的平衡点为(012)e x k k π==±±,

,。令()sin x f x x x ==-, 0241()

cos cos (0)(0)1351e e e e e x f x x x x x x x x πππππ=±±-??=-=-=?=±±±??,,,,,,

()

0(0)e

f x x x x ?=?,, 所以原方程等效为024135e e

x x x x x πππππ=±±-?=?=±±±?,

,,,

在奇点[x e (024)e x ππ=±±,

,,0]的邻域内,可将相轨迹方程线性化为 0x x +=

其特征方程210λ+=的解为1j λ=,2j λ=-,所以奇点[x e (024)e x ππ=±±,

,,0]为中心点。

在奇点[x e (135)e x πππ=±±±,

,,0]的邻域内,可将相轨迹方程线性化为 0x x -=

其特征方程210λ-=的解为11λ=,21λ=-,所以奇点[x e (135)e x πππ=±±±,

,,0]为鞍点。

所以,平衡点分布及其附近的相轨迹如题11解图所示。

x

题11解图

12. 试用相平面法分析二阶系统20.540x x x x +++=的稳定性。

解:由于20.540x x x x +++=,所以20.540dx

x x x x dx +++=。

则系统的等倾线方程为2

0.54dx x x x dx x

++=-

。令0

0dx dx α==,可以求得系统的两个奇点:(0,0)和(-4,0)。

令2()0.54x f x x x x x ==---,,则有 ()

424(00)(00)f x x x x ?=--=-?,,, ()

0.5(00)f x x x

?=-?,, ()

424(40)(40)f x x x x ?=--=--?,,, ()

0.5(40)f x x x ?=--?,,

在奇点(0,0)的邻域内,可将相轨迹方程线性化为0.540x x x ++=,其特征方程其特征

方程20.540λλ++=的解为10.25j1.98λ=-+,20.25j1.98λ=--,所以奇点(0,0)为稳定焦点。

在奇点(-4,0)的邻域内,可将相轨迹方程线性化为0.540x x x +-=,其特征方程其特征方程20.540λλ+-=的解为1 2.27λ=-,2 1.77λ=,所以奇点(-4,0)为鞍点。

绘制系统的相平面图如题12解图所示。从图中可知,进入鞍点的两条相轨迹起了分割线的作用,它们相平面分成两个不同的区域,在其内部是稳定区域,初始条件在此区域内的相轨迹均收敛于原点;在其外部为不稳定区域,初始条件在此区域内的相轨迹会趋于无穷远。

x

题12解图

13. 设具有死区继电器非线性特性的非线性系统结构如题图8.9所示,假设系统开始时处于静止状态,求系统在阶跃输入信号时的相轨迹。

题图8.9

解:线性环节的微分方程为

Tc c Ky +=

选取e 和e 作为相变量,由于e r c =-,所以

()()T r e r e Ky -+-= Te e Ky Tr r ++=+ 当阶跃输入信号作用于系统时,由于0r r ==,所以

0Te e Ky ++=

死区继电器非线性的特性可以表示为

0()()()()e t a y t b

e t a b e t a

≤??

=>??-<-?

将y (t )代入可得

00

0Te e e a Te e Kb e a Te e Kb e a

+=≤??

++=>??+-=<-?

直线e =a 和e =-a 将相平面分成Ⅰ(e a ≤)、Ⅱ(e >a )、Ⅲ(e <-a )三个区域。

在Ⅰ区,因为0Te e +=,所以

0de

Te

e de

+= 令

1de de α=,则11e Te T α--==

,即1(1)0e T α+=,相轨迹是斜率为11

T

α=-的直线或者是0e =的直线。由于0e =,所以0e =上的点都是奇点,都可以成为系统最终的平衡位置。

在Ⅱ区,因为0Te e Kb ++=,所以

0de

Te e Kb de

++= 令2de de

α=,则等倾线方程为 21Kb

e T

α=-+

Ⅱ区内相轨迹的等倾线是一簇平行于e 轴的直线,当α2=0,有e Kb =-,这是Ⅱ区内相轨迹的渐近线。并且在Ⅱ区内没有奇点。

在Ⅲ区,因为0Te e Kb +-=,所以

0de

Te e Kb de

+-= 令3de de

α=,则等倾线方程为 31Kb e T α=+ Ⅲ区内相轨迹的等倾线是一簇平行于e 轴的直线,当α3=0,有e Kb =,这是Ⅲ区内相轨迹的渐近线。并且在Ⅲ区内没有奇点。

根据以上分析,得到的相平面图如题13解图所示。

e

题13解图

14. 设具有死区非线性特性的非线性系统结构如题图8.10所示,假设系统开始时处于静止状态,已知()1()r t R t =,k =1。试画出系统关于误差e (t )的相平面图。

题图8.10

解:线性环节的微分方程为

Tc c Ky +=

选取e 和e 作为相变量,由于e r c =-,所以

()()T r e r e Ky -+-= Te e Ky Tr r ++=+

当阶跃输入信号()1()r t R t =作用于系统时,由于0r r ==,所以

0Te e Ky ++=

死区非线性的特性可以表示为 0()()()()e t a y t e a

e t a e a e t a

≤??

=->??+<-?

将y (t )代入可得

0()0

()0Te e e a Te e K e a e a Te e K e a e a

+=≤??

++-=>??+++=<-?

直线e =a 和e =-a 将相平面分成Ⅰ(e a ≤)、Ⅱ(e >a )、Ⅲ(e <-a )三个区域。

在Ⅰ区,因为0Te e +=,所以

0de

Te

e de

+= 令

1de de α=,则11e Te T α--==

,即1(1)0e T α+=,相轨迹是斜率为11

T

α=-的直线或者是0e =的直线。由于0e =,所以0e =上的点都是奇点,都可以成为系统最终的平衡位置。

在Ⅱ区,因为()0Te e K e a ++-=,所以

()0de

Te e K e a de

++-= 令2de de α=,相轨迹斜率为21()()K e a e e K e a T T Te e α-+

---=

=-,令200

α=,可得1

()00

K e a e T T e -?+

=??

?=?解之得0e a e =??=?,即Ⅱ区奇点位置为(a ,0),由于该奇点位于Ⅰ区和Ⅱ区的分界线上,是个虚奇点。此时微分方程可以看成是关于奇点的线性方程,令x=e -a ,可得

()0de

Te e K e a Tx x Kx de

++-=++= 由于T 、K 大于0,所以奇点(a ,0)可以是稳定的焦点或稳定的节点。

在Ⅲ区,因为()0Te e K e a +++=,所以

()0de

Te e K e a de

+++= 令2de de α=,相轨迹斜率为21()()K e a e e K e a T T Te e α++

--+=

=-,令200

α=,可得

1

()00

K e a e T T e +?+

=??

?=?解之得0e a e =-??=?,即Ⅱ区奇点位置为(-a ,0),由于该奇点位于Ⅰ区和Ⅲ区的分界线上,是个虚奇点。由于T 、K 大于0,所以奇点(-a ,0)可以是稳定的焦点或稳定的节点。

假设Ⅱ区和Ⅲ区的奇点都为稳定的焦点,此时的相平面图如题14解图所示。

e

题14解图

15. 已知某二阶非线性系统的一条相轨迹如题图8.11所示,图中原点(即C 点)为平衡点,

BC 段的相轨迹方程为2

2x x =,AB 段平行于x 轴。试求相点从A 点运动到原点所需的时间。

x

1

题图8.11

解:因为dx x dt =

,所以dx dt x = 225511

() 1.52AB t dx dx x ==-=?? 00001/21/2222201(22BC

t dx dx x dx x x =====?? 1.52 3.5

A C A

B B C

t t t

=+=+=

环境系统分析小结

环境系统分析小结 环工卓越班章雷1302031005 摘要:系统分析是对研究对象进行有目的、有步骤的探索和研究过程,它运用科学的方法和工具,确定一个系统所应具备的功能和相应的环境条件,以确定实现系统目标的最佳方案。 关键词:环境系统分析;环境生态;环境质量模型. 环境系统分析是以环境质量的变化规律、污染物对人体和生态的影响、环境自净能力以及有关环境工程技术原理为依据,运用系统工程学的理论和方法,研究如何建立起一个合理的环境污染预防控制系统的数学模型,并研究如何利用它来分析各种污染控制过程可调因素(或各种可替换方案)对环境目标或费用、能耗等的影响,以及寻求最优决策方案。 环境系统分析的理论基础和专门技术基础。理论基础:环境科学、环境经济学、环境工程学和系统工程学的基本理论(如运筹学)。专门技术基础:数学建模、计算科学、环境影响评估方法、生命周期评估、系统化的图与网络分析方法。 《环境系统分析》是我国高等学校环境工程、环境科学专业的一门专业基础课,课程任务和教学目标包括:1.使

学生了解污染物在水体和大气中的迁移、扩散和变化规律,建立相应的环境系统模型;2.使学生掌握建立环境数学模型的一般知识;3.使学生了解湖泊、水库水体富营养化的原因和水体富营养化的控制技术;4.使学生掌握区域性环境污染控制系统规划的基本原理和方法;5.使学生建立采用最优化技术求解水污染控制系统规划问题的概念,并有能力解决一般性问题。本门课程一共有十一个章节,主要内容有:环境系统分析概论、数学模型概述、环境质量基本模型、水体水质模型、流域非点源模型、大气质量模型、环境质量评价方法与模型以及环境规划,还有环境决策分析。其中,水体水质模型主要指内陆水体模型,包括湖泊水库水质模型和河流水质模型;环境规划包括水环境规划和大气环境规划。 通过对这门课程的学习,我们对环境系统的分析方法有了一定的了解,它的最大特征是追求环境系统的最优化。 环境系统分析的最优化方法的选用主要有对确定性问题,可采用线性规划、动态规划、非线性规划、整体规划等。对非确定性问题,可用马尔可夫过程,排队论,对策论等方法进行最优化。有的系统优化问题还应用网络理论、图论和模糊数学等进行最优化。 根据本书前言部分介绍这门课程的学科基础包括数学、运筹学、环境科学与环境工程学等,内容较为丰富,通过选

环境系统课程设计资料

环境系统课程设计 《环境系统分析A》 课程设计 姓名 学号 专业名称 提交日期 2016年1月12日

第一章任务书 (3) 1.1课程设计目的 (3) 1.2课程设计要求 (3) 1.2.1环境质量要求 (3) 1.2.2报告主要研究内容 (3) 第二章课程设计内容 (4) 2.1总论 (4) 2.1.1设计依据 (4) 2.1.2评价因子 (4) 2.2项目 (4) 2.2.1热电厂 (4) 2.2.1.1背景介绍 (4) 2.2.1.2模型运用 (6) 2.2.1.3分析模型 (8) 2.2.2污水厂 (8) 2.2.2.1背景介绍 (8) 2.2.2.2模型运用 (9) ①污水厂处理前水质 (9) ②污水厂处理后 (11) 2.2.2.3分析模型 (11) 第三章应对措施 (12) 3.1对热电厂所采取的措施 (12) 3.1.1增加烟囱物理高度 (12) 3.1.2使用除硫除尘设备: (12) 3.1.3其他措施 (13) 3.2对污水处理采取的措施 (13) 第四章课程设计总结 (14) 第五章附录 (15) 5.1小组分工 (15) 5.2大气环境质量标准(部分) (15) 5.3地表水环境质量标准(部分) (16)

第一章任务书 1.1课程设计目的 环境系统分析以模型化为手段描述环境系统的特征,模拟和揭示环境系统分析的发展与变化规律,并通过最优化对系统的结构与运行做出最佳选择。而本课程设计是《环境系统分析》课程学习之后的设计训练,目的在于让学生们把理论运用于实践。设计内容主要在以前布置的水环境质量模式与大气环境质量模式大作业的工作基础上展开。通过课程设计,可以了解求“水环境污染物”与“大气环境污染物”的污染贡献估算所需的主要资料、应做的主要工作、所用的主要模式、工作的一般步骤等等,并锻炼在微机上求解的实际工作能力。 1.2课程设计要求 1.2.1环境质量要求 某城郊区域(假设原来无任何大气和水污染物)要进行国家级经济开发示范建设,先行开发项目有污水处理厂和热电厂,为保证开发区的大气环境质量和水环境质量达标,必须对该二厂排放的大气污染物和水污染物进行控制。 控制标准如下: (1)大气环境质量控制在国家一级标准 (2)水环境质量控制在地表水III类标准 1.2.2报告主要研究内容 (1)调查、统计水、大气环境资料。 (2)使用相应的河流/水质模型以及大气质量模型进行水环境质量、大气环境质量(污染状况)分析,并做出相应的计算过程。 (3)列举污染预测结果为保证达标需要采取的相应的措施手段。 (4)课程设计的结果分析、结论及讨论。

非线性系统分析

第八章非线性系统分析 8-1 概述 一、教学目的和要求 了解研究非线性系统的意义、方法,常见非线性特性种类。 二、重点 非线性概念,常见非线性特性。 三、教学内容: 1 非线性系统概述 非线性系统运动的规律,其形式多样,线性系统只是一种近似描述。 (1)非线性系统特征—不满足迭加原理 1)稳定性:平衡点可能不只一个,系统的稳定性与系统结构参数、初始 条件及输入有关。 2)自由运动形式,与初条件,输入大小有关。 3)自振,自振是非线性系统特有的运动形式,它是在一定条件下,受初 始扰动表现出的频率,振幅稳定的周期运动。 (2)非线性系统研究方法 1)小扰动线性化处理(第二章介绍) 2)相平面法-----分析二阶非线性系统运动形式 3)描述函数法-----分析非线性系统的稳定性研究及自振。 2、常见非线性因素对系统运动特性的影响: 1)死区:(如:水表,电表,肌肉电特性等等)

饱和对系统运动特性的影响: 进入饱和后等效K ↓??? ??↓↑↓↓,快速性差限制跟踪速度,跟踪误统最多是等幅振荡) (原来不稳,非线性系振荡性统一定稳定)原来系统稳定,此时系(%σ 死区对系统运动特性的影响: ?????↓ ↓↑↓动不大时)]此时可能稳定(初始扰[原来不稳定的系统,,振荡性声,提高抗干扰能力差),能滤去小幅值噪跟踪阶跃信号有稳态误 等效%(e K ss σ 可见:非线性系统稳定性与自由响应和初始扰动的大小有关。 2) 饱和(如运算放大器,学习效率等等) 3) 间隙:(如齿轮,磁性体的磁带特性等)

间隙对系统影响: 1) 间隙宽度有死区的特点----使ss e ↓ 2) 相当于一个延迟τ时间的延迟环节,%σ→↑ 振荡性 减小间隙的因素的方法: (1)提高齿轮精度 ; (2)采用双片齿轮; (3)用校正装置补偿。 5) 摩擦(如手指擦纸) 摩擦引起慢爬现象的机理 改善慢变化过程平稳性的方法1)2)3)?? ??? 、良好润滑、采用干扰补偿、增加阻尼,减少脉冲,提高平衡性 摩擦对系统运动的影响: 影响系统慢速运动的平稳性 6)继电特性: 对系统运动的影响:

环境系统分析复习题

概念解释: 1.系统:是由两个或两个以上,相互独立又相互制约,执行特定功能的元素组成的有机整体。 2.系统分析:对研究对象进行有目的、有步骤的探索和研究过程,它运用科学的方法和工具确定一个系统所应具备的功能和相应的环境条件,以确定实现系统目标的最佳方案。 3.环境系统分析:是研究环境系统规划、设计管理方法和手段的技术科学,它以环境质量的变化规律、污染物对人体和生态的影响,环境工程技术原理和环境经济学等为依据,并综合运用系统论、控制论和信息论的理论,采用现代管理的数学方法和电子计算机技术,对环境问题和防止工程进行系统分析,谋求整体优化解决。 4.环境质量基本模型:反映污染物在环境介质中运动的基本规律的数学模型,称为环境质量基本模型,简称基本模型。 5.灰箱模型:复杂问题,主要因果关系清楚,但许多机理细节(参数)不明,可描述事物运动状态的大致变化,与实际情况有一定误差,又称半机理模型(许多含物理意义的统计模型)。 6. 黑箱模型:即输入-输出模型。因果关系不明,只有输入、输出统计关系,仅在一定区间内基本正确。需要大量的输入,输出数据以获得经验模型。它们可在日常例行观察中积累,也可由专门实验获得。. 7.白箱模型:因果关系十分清楚,物理、化学运动机理(参数)完全掌握;可精确描述事物运动状态的全部变化,又称机理模型 8. 推流迁移:推流迁移是指在气流或水流作用下污染物产生的转移作用。推流作用只改变污染物的位置而不改变污染物的浓度。 9. 湍流扩散:湍流流场中质点的各种状态(流速、压力、浓度等)的瞬时值相对于其时平均值的随机脉动而导致的分散现象 10. 弥散:由于横断面上实际的流速分布不均匀引起的,在用断面平均流速描述实际运动时,就必须考虑一个附加的,由流速不均匀引起的作用。 11.污染物到达岸边(或地面)所需的距离:在二维环境中,污染物中心排放下,如果岸边的污染物浓度达到断面平均浓度的5%,则称污染物到达岸边或地面,从污染物排放点到污染物到达岸边的距离称为污染物到达岸边所需的距离。 12. 完成横向混合所需的距离:当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比介于0.95~1.05之间时,则称该断面已达到横向混合,由排放点到完成断面横向混合的距离称为完成横向混合所需的距离。 13.S-P模型:描述河流水质的第一个模型,由斯特里特和菲尔普斯在1925年建立,用于描述一维稳态河流中的BOD与DO 的复合变化规律。它广泛应用于河流水质的模拟预测中,也用于计算允许最大排污量。其基本假设是河流中的BOD裒减和DO恢复都是一级反应,且DO的来源只有大气复氧 14.瞬时排放排放源:瞬时排放污染源是指向环境中排放污染的时间短暂的排污源。如工厂的事故排放或定期排污。一般情况下,这种污染源反复的污染具有突发性和污染浓度高的特点,极易造成环境危害,应采取相应措施减少其危害性。 15.稳定排放:排放强度变化很小( ,变化率在±10%以内);排放时间长( T >> X / u )。 16.控制方程:反映约束物质变化、物体运动、物种进化规律的那些规则的数学模型叫控制方程,而把遵循控制方程控制在一定条件下求解得出的物质变化、物体运动、物种进化的规律,叫控制方程的解(它可以用另一个数学模型——数学公式表达,也可以用一组有规律的数据表达)。 17.数值解:当问题复杂时(控制方程中含有复杂强迫项、或模式参数是变系数),方程便无解析解,但仍可用数值计算的方法求得数值解。即直接求得:t=?, x=?, y=?, z=? 时的C值。一般先求出t = 0时的研究对象的空间分布值,再根据控制方程规定的规律推出下一时刻的研究对象的空间分布值,这样一步一步地推下去,也能得出研究对象的时、空变化规律,这种完全用数值表示事物运动规律的解,就叫数值解。 18.解析解:微分方程通过积分可以求出的原函数,即解析解。根据目前的数学研究,微分方程可求解析解的不多、应该说很少——仅局限于那些低阶微分(仅有一阶、二阶)的、微分项前系数为常数的、强迫项函数形式简单的、初始条件和边界条件也不复杂的微分方程。 19.空气污染指数(Air Pollution Index, 简称API):将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式,并用于分级表征空气污染程度和空气质量状况。这种方法适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。 20. 点源污染:指有固定排放点的污染源,指工业废水及城市生活污水,由固定的排污口集中汇入江河湖泊。这种点源含污染物多,成分复杂,其变化规律依据工业废水和生活污水的排放规律,即有季节性和随机性。 21.非点源污染:污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体。这里的微量是指污染物浓度通常较点源污染低,但NPS污染的总负荷却是非常巨大。

电子商务系统分析与设计课后习题答案

第一章 一、单选 1、C 2、B 3、C 4、B 5、B 6、C 7、A 8、A 9、A 10、B 二、多选 1、ABCD 2、ABCD 3、ABCD 4、ABC 5、ABC 6、ABCD 7、ABC 8、ABD 9、ABD 10、ABD 三、判断 1、对 2、错 3、对 4、错 5、错 6、错 7、错 8、对 9、错10、对 四、简答 1、企业商务活动的基本特征是什么?P3 (1) 从事商品交换的活动。 (2)涉及商品的交换、买卖和再分配,包含商品物理上的位移过程。 2、电子商务系统与传统的EDP、MIS、DSS有什么异同?P14 相同点:都是计算机系统,在某些开发技术上有一定的共同之处。 差异:(1)从系统功能上分析:EDP主要涉及与企业生产相关的事务,MIS主要服务于企业的管理层面,DSS主要针对企业决策过程中面临的一些半结构化或者非结构化的问题。而电子商务系统不仅支持企业内部的生产与管理,而且支持企业通过Internet进行的商务活动。(2)从信息系统服务的范围及对象分析,传统信息系统主要服务于企业内部特定客户,而电子商务系统服务对象不仅包括企业内部管理人员,还包括企业客户和合作伙伴。 (3)技术角度,电子商务系统基于浏览器-服务器结构,使用一些新技术。 3、电子商务系统的发展过程分为哪几个阶段?各有什么特点?P15 (1)电子商务系统的酝酿阶段。 特点:企业全面利用现代信息技术,建立企业内部的生产及管理系统。 (2)电子商务系统的雏形阶段。 特点:本阶段的信息系统一般都是基于WWW服务器进行开发,功能和系统结构都比较简单。 (3)电子商务系统的发展阶段。 特点:系统与企业内部的信息系统形成一个整体,电子商务系统的逻辑结构呈现出清晰的层次结构,CA中心、支付网关的建立使在线交易具备了安全的环境。 4、电子商务系统的生命周期具有哪些特点?P24 (1)电子商务系统作为一类信息系统,其生命周期也包括系统规划、系统分析、系统设计、系统实施、运行维护管理与评估这样几个阶段。 (2)系统的规划阶段非常重要,这一阶段要在战略层次上考虑企业商务模式如何变化。 5、电子商务系统有哪些开发方式?各有什么特点?P21

环境系统分析第四次作业

环境系统分析 上机实验报告 上机主题环境质量基本模型的求解与分析 上机时间 班级 学号 姓名 评分 市政环境学院 环境科学与工程系 指导教师

一.上机实验目的 1.学习并了解环境质量基本模型的相关知识。 2.学会并使用matlab 求解微分方程。 3.学会建立简单的环境质量基本模型并通过已知量求解相关参数值。 二.上机实验题目 (1)一维均匀稳态河流,初始断面的污染物C 0=50mg/l ,纵向弥散系数Dx=2.5m 2/s,衰减系数K 1=0.1/d ,河流断面平均流速为0.5m/s 。试求下述各条件下在下游500m 处的污染物浓度。(1)一般解析解;(2)忽略弥散作用的解;(3)忽略推流作用时的解;(4)忽略衰减作用时的解。 (2)均匀稳态河段的宽500m ,平均水深h=3m ,平均流速ux=1m/s ,横向弥散系数Dy=1m 2/s ,守恒污染物中心排放的源强为1000kg/h 。求排放口下游2km 处的(1)污染物扩散羽的宽度;(2)最大的污染物浓度;(3)污染物浓度的横向的分布,并作图. 三.上机程序要点 1.(1)建立M 文件,由题知C 0=50mg/l ,Dx= 2.5m 2 /s ,K 1=0.1/d ,u x =0.5m/s,x=500m 显然该题在稳态条件下,220x x C C D u KC x x ??--=?? 代入一维模型稳态排放的解析解0exp[ (12x x u x C C D =解得 0.5*50050*exp[ (149.94/2*2.5C mg L == (2)忽略弥散作用:0x D = 解析解为0exp()x Kx C C u =- 所以代入数值得:00.1*500exp()50*exp()49.94/24*3600*0.5 x Kx C C mg L u =- =-= (3)忽略推流作用:0x u = 其解析解为0exp(C C =- 代入数值得:50exp(35.58/C mg L =-= (4)忽略衰减作用:0K = 求解220x x C C D u x x ??-=?? 得exp(inf 5)exp(5) 50* 50*50/exp(inf 5)1exp(inf 5)1 x C mg L =-=--,故其浓度50/i C mg L =

信息系统分析与设计知识点

第一章信息系统的基本概念 第一节系统 1.系统的定义及理解 系统是由相互联系和相互制约的若干组成部分结合的、具有特定功能的有机整体。 三个方面理解: 1)系统由若干元素组成元素。 2)系统有一定的结构。 3)系统有一定的功能,特别是人造系统总有一定的目的性。 2.系统的思想 1)突现“整体大于部分之和” 2)等级等级层次结构是复杂系统最合理的组织方式 3.系统的分类 1)按系统的复杂程度分类框架结构、钟表机构、控制装置、开放系统、低级有机体、动物、人社会文化系统、超越系统。底层三级是物理系统,中间三级是生物系统,高层三级是最复杂的人类社会及宇宙系统。 2)按系统的起源分类自然系统和人工系统(人工物理系统、人工抽象系统和人 类活动系统) 3)按系统的抽象程序分类实体系统、概念系统、逻辑系统 4)按系统与环境的关系分类开放系统(指与其环境之间有物质、能量或信息交 换的系统)、封闭系统(是与环境没有任何物质、能量和信息交换的系统) 4.系统的特性 1)系统的整体性 2)系统的目的性 3)系统的稳定性 4)系统的突变性 5)系统的自由组织性 6)系统的相似性 第二节信息 1.信息的定义 1)信息是经过加工后的数据,它对接收者有用,对决策或行为有现实或潜在的价 值。 2)信息与数据可看作原材料和成品的关系 2.信息的基本属性 1)事实性 2)扩散性 3)传输性 4)共享性 5)增值性

6)不完全性 7)等级性 8)滞后性 3.人进行信息处理的特点 1)人需要反馈 2)人需要一些多余的信息 3)人们需要信息的压缩 4)人们需要的口味各异 5)人需要非口语的信息输入 4.信息对管理的基础作用,可以由管理基本职能中信息的重要作用来说明 1)信息是制定计划的基本依据 2)信息是组织实施的保证 3)信息是调节控制的指示器 4)信息是激励职工的依据 5)信息是领导指挥的基础 6)信息是决策的关键因素 5.西蒙建立的决策过程的基本模型的三个阶段 1)情报阶段2)设计阶段3)抉择阶段 6.结构化决策的定义 结构化决策,是指建立在清楚的逻辑基础上的决策。 7.非结构化决定的定义 非结构决定是没有明确决策规则的决策。 8.各管理层的决策特点 1)高层管理(战略管理)指有关重大方向性问题的决策 2)中层管理(战术管理)指为了保证战略性决策所需要的人、财、物的准备而进 行的决策。 3)基层管理(作业管理)指为了提高日常工作效率和效益而进行的决策。 第三节信息系统 1.信息系统的定义 信息系统就是输入数据,通过加工处理,产生信息的系统。 2.信息系统的基本功能 企业信息系统是企业的了系统、它收集数据,并向管理人员提供信息,与管理人员道在整个企业中起着反馈控制作用。具体如下 1)数据的采集和输入:主要是识别、采集、校验 2)数据的传输:包括计算机系统内和系统外的传输,实质是数据通信。 3)信息的存储:介质、地点、时效,目前存储设备有纸、胶卷和计算机存储器。 4)信息的加工:查询、排序、归并、数学模型、人工智能 5)信息的维护:目的在于保证信息的准确、及时、安全、 6)信息的使用:系统输出结果应易读易懂,直观醒目。输出格式应尽量符合使用 者的习惯。 第四节信息化

环境系统分析教案

第一章环境系统分析概论 一、系统及其特征系统是由两个或两个以上相互独立又相互制约的、执行特定功能的元素组成的有机整体。系统的元素又称为子系统,每一个系统又是—个比它更大的系统的子系统。 任何一个系统都具有整体性、相关性、目的性、阶层性和环境适应性的特征。二、系统的结构化系统结构化旨在研究系统内部各个子系统之间的分布规律和分布秩序,为系统模型化奠定基础。结构模型解析法是研究系统结构化的有效工具。 结构模型解析法是系统结构化的常用方法。结构模型解析法从一堆杂乱的元素人手,通过构建有向连接图、相邻矩阵、可达性矩阵以及对矩阵的区域分解和级间分解,确定各子系统在系统中的位置,建立系统的递阶结构模型。 三、系统分析方法 系统分析是对研究对象进行有目的、有步骤的探索和研究过程,它运用科学的方法和工具,确定一个系统所应具备的功能和相应的环境条件,以确定实现系统目标的最佳方案。 系统分析的基本过程是对系统的分解和综合,通常可以分为下述六个阶段:明确问题的范围和性质、设立目标、收集资料、建立模型、制定评价标准和进行综合分析。 系统分析的基本内容是系统的模型化、最优化和决策分析。 四、环境系统与环境系统分析 在研究人与环境这个矛盾统一体时,把由两个或两个以上的和环境保护、污染与控制有关的要素组成的有机整体称为环境系统。 环境系统分析的两大任务是:研究环境系统内部各组成部分之间的对立统一关系,寻求最佳的污染防治体系;研究环境质量和社会经济发展的对立统一关系,寻求经济与环境协调发展的途径。应用系统分析方法解决上述环境问题的显著特点是通过模型化和最优化来协调环境系统中各要素之间的关系,实现经济效益、环境效益和社会效益的统——。 [ 习题及题解] 1.什么是系统?一个系统应具备哪些特征? 2 .系统的各种特征在模型化和最优化过程中各起什么作用? 3.简述系统分析的研究对象与研究内容。4.简述系统分析的基本原理和方法。 5.系统结构化的目的和意义何在?

信息系统分析与设计(总复习题)讲课教案

信息系统分析与设计(第4版) 第一章系统思想 1、解释下列名词:系统结构、系统功能、系统目的性、系统的稳定性、系统的突变性、系统的自组织性、系统的相似性。 答:系统结构:一个系统是其构成要素的集合,这些要素相互联系、相互制约。系统内部各要素之间相对稳定的联系方式、组织秩序及时空关系的内在表现形式,就是系统的结构。 系统功能:系统功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力和功效。 系统目的性:系统的目的性是系统发展变化时表现出来的特点。系统在于环境的相互作用中,在一定的范围内,其发展变化表现出坚持趋向某种预先确定的状态。人工系统的目标,实际上是事先确定的人为目标,这种目标是以关于对象的条件来定义的。 系统的稳定性:系统的稳定性是指在外界作用下的开放系统有一定的自我稳定能力,能够在一定范围内自我调节,从而保持和恢复原来的有序状态、原有的结构和功能。 系统的突变性:系统的突变性,是指系统通过失稳从一种状态进入另一种状态的一种剧烈变化过程。它是系统质变的一种基本形式。 系统的自组织性:系统的自组织性是指开放系统在系统内外因素的相互作用下,自发组织起来,使系统从无序到有序,从低级有序到高级有序。 系统的相似性:相似性是系统的基本特征。系统相似性是指系统具有同构和同态的性质,体现在系统结构、存在方式和演化过程具有共同性。 2、系统工程方法的一般步骤是什么? 答:步骤有:①问题定义、②目标选择、③系统综合、④系统分析、⑤最优系统选择、⑥实施计划 第二章信息、管理与信息系统 1、什么是信息?联系实际说明信息的主要特性。 信息是经过加工后的数据。它对接收者有用,对决策或行为有现实或潜在的价值。信息具有事实性、扩散性、传输性、共享性、增值性、不完全性、等级性和滞后性。

环境系统工程总复习

环境系统工程总复习 1环境问题的特点 跨领域:社会学、工程学、经济学、生态学、环境化学、环境地理学、环境物理学等。 多系统:①自然保护系统、环境管理系统、监测系统、污染控制系统。②污染源发生和处理系统。这些系统互相联系、互相作用。 多层次:流域环境系统、区域环境系统、城市环境系统、水、气、声污染控制系统等不同层次的系统。 多因素:多输入、多变量。(多变污染源,迁移转化影响因素多) 随机性:时间、空间、数量上均带有随机性。 多目标:有时是费用、质量等同时寻优。 动态的:随时间在变化,周期性很长的开放性的系统。 2环境问题的解决 只靠单项技术已不能圆满解决复杂的环境问题,更不能达到最优,必须综合分析,系统设计规划,就需借助系统工程处理法。 ①研究环境系统内部各组成部分之间的对立统一关系,寻求最佳的污染防治体系; ②研究环境质量与社会经济发展的对立统一关系,建立与环境保护相协调的经济结构与经济布局。 主要内容 一、环境系统分析概述 二、数学模型概述 三、环境质量基本模型 四、内陆水体水质模型 五、大气质量基本模型 六、环境质量评价模型 七、习题练习 环境系统分析概述 一、系统的概念:(书)系统是由两个或两个以上相互独立又相互制约、执行特定功能的元素组成的有机整体。 (ppt)由若干元素组成;这些元素相互独立又相互制约;作为一个整体具有特定功能。 二、系统的基本特性即系统的特点:相关性、目的性、环境适应性、集合性、阶层性、整体性

三、什么是系统分析 系统分析:对研究对象进行有目的、有步骤的探索,通过分解与综合的反复协调,寻求系统目标的最佳方案。 分解和综合是系统分析的基本方法,也是系统分析 的两个主要环节。 分解:研究和描述组成系统的各个要素的特征,掌握各要素的变化规律。 模型化过程,研究描述环境系统主要功能的逻辑模式(定性的)和数学模式(定量的); 综合:研究各要素之间的联系和有机组合,达到系统的总目标最优。 最优化过程,利用数学模式进行最优化分析。 四、系统分析的一般步骤:(书)1明确问题;2设立目标;3收集资料;4建立模型;5制定系统评估标准;6综合分析。 (ppt)明确问题,设立目标 收集资料、制定方案 分析计算、评价比较 检验核实,作出决策 五、系统分析的主要原则:科学性原则、整体性原则、综合性原则 六、环境系统分析 环境系统: (1)定义:广义:指地球表面包括非生物和生物的各种环境因素及其相互关系的总和。 狭义:在研究人与环境这个矛盾的统一体时,把由两个或两个以上环境污染及控制有关的要素组成的有机整体。 (2) 环境系统的分类和组成 污染物的发生及迁移过程:污染物发生系统、污染物输送系统、污染物处理系统、接受污染物的环境系统 环境管理功能:环境监测系统、环境执法系统、环境规划管理系统、环境统计与排污收费管理系统 环境保护对象:保护区系统、大气污染控制系统、水污染控制系统、城市生态环境系统 环境系统分析: 应用系统分析方法来解决环境保护领域的问题 主要内容: 环境系统可行性研究分析 环境工程经济分析

环境系统分析教案

第一章环境系统分析概论 一、系统及其特征 系统是由两个或两个以上相互独立又相互制约的、执行特定功能的元素组成的有机整体。系统的元素又称为子系统,每一个系统又是—个比它更大的系统的子系统。 任何一个系统都具有整体性、相关性、目的性、阶层性和环境适应性的特征。 二、系统的结构化 系统结构化旨在研究系统内部各个子系统之间的分布规律和分布秩序,为系统模型化奠定基础。结构模型解析法是研究系统结构化的有效工具。 结构模型解析法是系统结构化的常用方法。结构模型解析法从一堆杂乱的元素人手,通过构建有向连接图、相邻矩阵、可达性矩阵以及对矩阵的区域分解和级间分解,确定各子系统在系统中的位置,建立系统的递阶结构模型。 三、系统分析方法 系统分析是对研究对象进行有目的、有步骤的探索和研究过程,它运用科学的方法和工具,确定一个系统所应具备的功能和相应的环境条件,以确定实现系统目标的最佳方案。 系统分析的基本过程是对系统的分解和综合,通常可以分为下述六个阶段:明确问题的范围和性质、设立目标、收集资料、建立模型、制定评价标准和进行综合分析。 系统分析的基本内容是系统的模型化、最优化和决策分析。 四、环境系统与环境系统分析 在研究人与环境这个矛盾统一体时,把由两个或两个以上的和环境保护、污染与控制有关的要素组成的有机整体称为环境系统。 环境系统分析的两大任务是:研究环境系统内部各组成部分之间的对立统一关系,寻求最佳的污染防治体系;研究环境质量和社会经济发展的对立统一关系,寻求经济与环境协调发展的途径。应用系统分析方法解决上述环境问题的显著特点是通过模型化和最优化来协调环境系统中各要素之间的关系,实现经济效益、环境效益和社会效益的统——。 [习题及题解] 1.什么是系统?一个系统应具备哪些特征? 2.系统的各种特征在模型化和最优化过程中各起什么作用? 3.简述系统分析的研究对象与研究内容。 4.简述系统分析的基本原理和方法。 5.系统结构化的目的和意义何在?

环境系统分析第五次作业.doc

环境系统分析第五次作业

环境系统分析 上机实验报告 上机主题矩阵运算功能的使用 联立方程的求解 上机时间 班级 学号 姓名 评分 市政环境学院 环境科学与工程系

指导教师 一.上机实验目的 1.学会并求解单一河段水质模型的参数。 2.学会并使用一维多河段水质模型进行建模计算。 3.学会矩阵运算功能的使用。 二.上机实验题目 (1). 单一河段水质模型的求解与分析(选作)已知河流平均流速u x=0.5m/s,水温T=20·C,起点BOD:L0=10mg/l,DO0=8mg/l,K d=0.15d-1,K a=0.24d-1,计算: ①临界氧亏点的距离x c,临界点的BOD和DO值; ②将u x,T,L0,DO0,K d,K a依次单独递增10%,计算临界氧亏点的距离,临界点的BOD和DO值; ③计算临界点距离x c,临界氧亏值Dc对参数Kd和Ka的灵敏度。 (2)多河段水质模型的求解 求下表所示河段的一维BOD和DO的稳态响应矩阵U和V及向量m和n? (Do f=10mg/L)

单位: Q-m 3/s L,DO-mg/L Kd,Ka-/d t-d 三.上机程序要点 ⑴①由题知0.5/x u m s =,20T =℃,0 10/L mg L =,0 8/DO mg L =, 1 0.15d K d -=,10.24a K d -=

由公式知临界氧亏点的距离:0 () ln{[1 ]} x a a d c a d d d u K D K K x K K K K L -- =- - 临界点的BOD: exp() d L L K t =- DO:0 [exp()exp()]exp() d c s c s d a a a d K L DO DO D DO K t K t D K t K K =-=------ - 先计算 程序: 可得结果

环境系统分析课程教学设计

《环境系统分析A》 课程设计 姓名 学号 专业名称 提交日期 2016年1月12日

第一章任务书 (3) 1.1课程设计目的 (3) 1.2课程设计要求 (3) 1.2.1环境质量要求 (3) 1.2.2报告主要研究内容 (3) 第二章课程设计内容 (4) 2.1总论 (4) 2.1.1设计依据 (4) 2.1.2评价因子 (4) 2.2项目 (4) 2.2.1热电厂 (4) 2.2.1.1背景介绍 (4) 2.2.1.2模型运用 (6) 2.2.1.3分析模型 (8) 2.2.2污水厂 (8) 2.2.2.1背景介绍 (8) 2.2.2.2模型运用 (9) ①污水厂处理前水质 (9) ②污水厂处理后 (11) 2.2.2.3分析模型 (11) 第三章应对措施 (12) 3.1对热电厂所采取的措施 (12) 3.1.1增加烟囱物理高度 (12) 3.1.2使用除硫除尘设备: (12) 3.1.3其他措施 (13) 3.2对污水处理采取的措施 (13) 第四章课程设计总结 (14) 第五章附录 (15) 5.1小组分工 (15) 5.2大气环境质量标准(部分) (16) 5.3地表水环境质量标准(部分) (16)

第一章任务书 1.1课程设计目的 环境系统分析以模型化为手段描述环境系统的特征,模拟和揭示环境系统分析的发展与变化规律,并通过最优化对系统的结构与运行做出最佳选择。而本课程设计是《环境系统分析》课程学习之后的设计训练,目的在于让学生们把理论运用于实践。设计内容主要在以前布置的水环境质量模式与大气环境质量模式大作业的工作基础上展开。通过课程设计,可以了解求“水环境污染物”与“大气环境污染物”的污染贡献估算所需的主要资料、应做的主要工作、所用的主要模式、工作的一般步骤等等,并锻炼在微机上求解的实际工作能力。 1.2课程设计要求 1.2.1环境质量要求 某城郊区域(假设原来无任何大气和水污染物)要进行国家级经济开发示范建设,先行开发项目有污水处理厂和热电厂,为保证开发区的大气环境质量和水环境质量达标,必须对该二厂排放的大气污染物和水污染物进行控制。 控制标准如下: (1)大气环境质量控制在国家一级标准 (2)水环境质量控制在地表水III类标准 1.2.2报告主要研究内容 (1)调查、统计水、大气环境资料。 (2)使用相应的河流/水质模型以及大气质量模型进行水环境质量、大气环境质量(污染状况)分析,并做出相应的计算过程。 (3)列举污染预测结果为保证达标需要采取的相应的措施手段。 (4)课程设计的结果分析、结论及讨论。

最新信息系统分析与设计答案(第二版)

第一章信息系统基础 一、简答题 1.什么是信息?信息与数据有什么区别?信息的本质是什么? 答:信息,一般是指具有新内容、新知识的消息或情报。 信息与数据具有内在的联系。数据是记录在一定介质上并可鉴别的符号,数据是无意义的符号,信息则是蕴含意义的符号。数据是信息加工的原材料,信息是数据加工的结果。 信息的本质是物质的属性和特征,是事物运行状态与规律的表征。 2.什么叫系统?可以从哪个方面对系统进行分类? 答:系统是由相互联系、相互影响的若干要素结合为具有特定目标、特定功能,并处于一定环境之中的有机整体。 从系统的复杂程度划分:简单的、中等的、复杂的和超复杂的系统。 从抽象程度划分:概念系统、逻辑系统、物理系统(也叫客观系统)。 从系统与外界的关系划分:封闭系统、开放系统。 3.简述管理的概念 答:管理是对一定组织所拥有的资源进行有效整合以达成组织既定目标和履行责任的动态创造性活动。 管理的目的是实现组织的目标。 4.信息资源管理的基本模式是什么? 答:是技术管理模式、经济管理模式、人文管理模式。 二、填空题 1.(数据)是无意义的符号,(信息)是蕴涵意义的符号。 2.信息的本质是(物质)的属性和特征,是(事物)运动状态与规律的表征。 3.信息的特征有:承载性、(层次性)、传输性、(共享性)、加工性和时效性。 4.从逻辑层次看,可以把信息分为(语法信息)、语义信息和(语用信息)三种类型。 5.系统是由相互(联系)、相互影响的若干(要素)结合为具有特定目标、特定功能,并处于一定环境之中的有机整体。 6.系统的特性是指具有目的性、(相关性)、整体性、(层次性)和适应性几种。 7.管理的职能有决策、(组织)、计划、(领导)、控制和激励等六个方面。 三、选择题 1.下面说法正确的是(D) A.数据就是数字 B.数据就是信息 C.数据是加工之前的信息 D.信息是数据加工的结果 2.下面哪个不属于信息的特征?(D) A.承载性B.传输性C.层次性D.独享性 3.下面不属于系统特性的是(B) A.目的性B.功能性C.层次性D.适应性 4.下面说法不正确的是(A)管理职能方面考题(决策是管理的核心) A.决策是企业的核心 B.从时间性可以把计划分为长期计划和短期计划 C.组织结构也被称为组织机构 D.激励有直接满足和间接满足两种方法 5.下面哪一种不属于信息资源管理模式?(D) A.技术管理模式 B.经济管理模式 C.人文管理模式 D.社会管理模式 6.下面哪一种不属于信息资源管理的五大要素?(A) A.信息资源管理的应用B.信息资源管理的架构 C.信息资源管理的组织D.信息资源管理的环境

环境评价作业整理版

第一、二章作业 教材P22: 2、3、4题 2、试论述环境影响评价基本功能的体现。 判断功能:以人的需要为尺度,对已有的客体作出价值判断。 预知功能:以人的需要为尺度,对将形成的客体的价值作出判断。 选择功能:将同样都具有价值的客体进行比较,从而确定出哪一个更有价值,更值得争取的。导向功能:是评价最为重要的、处于核心地位的功能。以上三种都隶属于这一功能 3、什么是环境影响评价制度?建立环境影响评价制度有什么意义? 环境影响评价制度:是把环境影响评价工作用环境法律、法规或行政规章的形式确定为一个必须遵守的制度。 建立环境影响评价制度的意义 4、论述我国环境影响评价制度的特征。 (1)具有法律强制性:现行的重要环境保护法律对环境影响评价做了明确的要求,具有不可违抗的强制性。 (2)纳入基本建设程序:各种项目要求在可行性研究阶段或开工建设之前,完成其环境影响评价的报批,未经环境保护主管部门批准环境影响报告书的建设项目,计划部门不办理设计任务书的审批手续,土地部门不办理征地,银行不予贷款。 3)分类管理:对造成不同程度环境影响的建设项目实行分类管理。 ①对环境有重大影响的项目必须编写环境影响报告书。 ②对环境影响较小的项目应编写环境影响报告表。 ③对环境影响很小的项目,可只填报环境影响登记表。 (4)分级审批: 国务院审批或国务院授权有关主管部门审批的建设项目的环境影响评价报告书、表、登记表由国务院环境保护主管部门审批。 其他项目由各省、自治区、直辖市环境保护部门审批。 (5)评价资格实行审核认定制: 对需要进行环境影响评价的项目,建设单位应委托有相应评价资格证书的单位来承担。评价机构必须具有法人资格,按照资格证书规定的等级和范围,从事建设项目环境影响评价工作,并对评价结论负责。 甲、乙两级证书。

系统分析与设计课后习题答案

第一章 1.什么是系统?信息系统一般具有那些特性? 答:系统是一组为实现某些结果相互联系相互作用的部件的集合。 1.可分解性 2.边界性 2.从应用范围来看,信息系统可以分为哪些类型? 答:1.事物处理系统2.管理信息系统3.智能支持决策系统4.办公自动化系统3.信息系统中典型的关联人员有哪些?他们的角色是什么? 答:系统所有者(通常是中层或者高层经理,对于小型系统来说,可能是中层经理或者主管)、用户、分析设计人员(都代表信息系统的技术专家角色)、外部服务者(业务顾问和系统顾问等)以及项目经理(团队的领导者) 4.请解释系统内部用户和外部用户的区别是什么? 答:内部系统用户主要是指系统实际操作人员,这些人员往往专注于信息系统的处理速度和处理事务的正确性。 外部系统用户主要是指系统的直接或者间接使用人员,所有这些外部系统用户最关注的是使用系统的服务操作是否简单易学,方便操作。 5.什么是模型驱动分析?为什么要使用此方法?举例说明。 答:模型驱动分析法强调绘制图形化系统模型来记录和验证现有的或建议的系统。系统模型最终将成为设计和构造一个改进系统的蓝图。结构化分析、信息工程和面向对象分析都是基于模型驱动的分析方法。 6.什么是系统开发生存周期?在项目启动阶段涉及的主要活动有哪些? 答:开发一个完整的系统项目总会经历“目标、计划、分析、设计、实现、维护”这样的过程或步骤,这就是系统开发的生存周期(系统项目启动、业务需求分析、详细系统设计、系统实现与维护)。启动阶段的主要涉及5个活动:定义问题域、制定项目的进度表、确认项目的可行性、安排项目人员、启动项目。 7.为什么引入系统原型开发方法?它的优缺点是什么? 答:采用最经济的方法,尽快设计出一个可以实际运行的系统原型。 优点:提高了用户参与的主动性;系统开放周期短;能更好的适应需求的变化并减少误解,能有效的提高最终系统的质量,特别是用户接受性,为保证将系统提供给用户使用奠定了基础。

环境系统分析教程认识与感受

环境系统分析教程认识与感受 环境系统分析是以环境质量的变化规律、污染物对人体和生态的影响、环境自净能力以及有关环境工程技术原理为依据,运用系统工程学的理论和方法,研究如何建立起一个合理的环境污染预防控制系统的数学模型,并研究如何利用它来分析各种污染控制过程可调因素(或各种可替换方案)对环境目标或费用、能耗等的影响,以及寻求最优决策方案。 环境系统分析的建立是汇聚在诸多理论基础如环境科学、环境经济学、环境工程学和系统工程学的基本理论(如运筹学)等和专门技术基础如数学建模、计算科学、环境影响评估方法、生命周期评估、系统化的图与网络分析方法之上的。环境系统分析是进行环境影响评价(尤其是区域或战略环境影响评价)、环境规划、环境决策等环境管理工作的重要工具和途径,在与环境科学的交叉学科中也得到广泛应用。 环境系统分析是环境科学与工程的基础学科之一,它以模型化为主要手段描述环境系统特征,模拟和揭示环境系统的发展与变化规律及其与社会经济系统的关系,并通过最优化与科学决策方法对环境系统的结构与运行、对环境-人类社会经济的协调发展做出最佳选择。通过学习我们需要了解污染物在水体和大气中的迁移、扩散和变化规律,建立相应的环境系统模型;了解湖泊、水库水体富营养化的原因和水体富营养化的控制技术;掌握建立环境数学模型的一般知识;掌握区域性环境污染控制系统规划的基本原理和方法;建立采用最优化技术求解水污染控制系统规划问题的概念,并有能力解决一般性问题。通过对这门课程

的学习,我们对环境系统的分析方法有了一定的了解,它的最大特征是追求环境系统的最优化。环境系统分析的最优化方法的选用主要有对确定性问题,可采用线性规划、动态规划、非线性规划、整体规划等。对非确定性问题,可用马尔可夫过程,排队论,对策论等方法进行最优化。有的系统优化问题还应用网络理论、图论和模糊数学等进行最优化。在这门课程中我们学习了白箱模型;黑箱模型;灰箱模型;环境质量基本模型等模型。学习怎样利用这些模型合理的处理实际问题。 环境系统分析是一门综合性很强的课程,其中涉及到数学、物理、化学、生物学、工程等相关领域的背景知识。抽象性和逻辑性强,不易学习。通过老师的教学,建立和强化了我们的系统意识,了解了系统分析方法学并认识环境系统内部各组成部分之间、环境质量和社会经济发展之间的对立统一关系,从而建立起环境系统中各要素的数学模型以及系统的最优化模型,以寻求最佳的污染防治体系以及最佳的经济结构和经济布局,实现经济效益、环境效益和社会效益的统一。

信息系统分析与设计答案(第二版)

信息系统分析与设计答 案(第二版) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第一章信息系统基础 一、简答题 1.什么是信息信息与数据有什么区别信息的本质是什么 答:信息,一般是指具有新内容、新知识的消息或情报。 信息与数据具有内在的联系。数据是记录在一定介质上并可鉴别的符号,数据是无意义的符号,信息则是蕴含意义的符号。数据是信息加工的原材料,信息是数据加工的结果。 信息的本质是物质的属性和特征,是事物运行状态与规律的表征。 2.什么叫系统可以从哪个方面对系统进行分类 答:系统是由相互联系、相互影响的若干要素结合为具有特定目标、特定功能,并处于一定环境之中的有机整体。 从系统的复杂程度划分:简单的、中等的、复杂的和超复杂的系统。 从抽象程度划分:概念系统、逻辑系统、物理系统(也叫客观系统)。 从系统与外界的关系划分:封闭系统、开放系统。 3.简述管理的概念 答:管理是对一定组织所拥有的资源进行有效整合以达成组织既定目标和履行责任的动态创造性活动。管理的目的是实现组织的目标。 4.信息资源管理的基本模式是什么 答:是技术管理模式、经济管理模式、人文管理模式。 二、填空题 1.(数据)是无意义的符号,(信息)是蕴涵意义的符号。 2.信息的本质是(物质)的属性和特征,是(事物)运动状态与规律的表征。 3.信息的特征有:承载性、(层次性)、传输性、(共享性)、加工性和时效性。4.从逻辑层次看,可以把信息分为(语法信息)、语义信息和(语用信息)三种类型。5.系统是由相互(联系)、相互影响的若干(要素)结合为具有特定目标、特定功能,并处于一定环境之中的有机整体。 6.系统的特性是指具有目的性、(相关性)、整体性、(层次性)和适应性几种。7.管理的职能有决策、(组织)、计划、(领导)、控制和激励等六个方面。 三、选择题 1.下面说法正确的是(D) A.数据就是数字B.数据就是信息 C.数据是加工之前的信息D.信息是数据加工的结果 2.下面哪个不属于信息的特征(D) A.承载性B.传输性C.层次性D.独享性 3.下面不属于系统特性的是(B) A.目的性B.功能性C.层次性D.适应性 4.下面说法不正确的是(A)管理职能方面考题(决策是管理的核心) A.决策是企业的核心B.从时间性可以把计划分为长期计划和短期计划 C.组织结构也被称为组织机构D.激励有直接满足和间接满足两种方法 5.下面哪一种不属于信息资源管理模式(D) A.技术管理模式B.经济管理模式C.人文管理模式D.社会管理模式6.下面哪一种不属于信息资源管理的五大要素(A) A.信息资源管理的应用B.信息资源管理的架构

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