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(共33張PPT)
系統優化
教學目標
掌握系統優化的概念，了解系統優化的意義。
了解影響系統優化的因素。
鳥巢圖片欣賞
國家體育館鳥巢原設計方案
系統優化
鳥巢采用是大跨度重型鋼結構體系，它在設計過程中也在不斷的優化調整， 取消了可開啟屋蓋、擴大了屋頂開孔的優化方案后，減少用鋼量1.2萬噸 造價減少了約4億元。
1、什么是系統的優化
系統的優化是指在給定的條件（或約束）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。
系統優化的意義就是以最小的投入，獲取系統的最佳效益或最佳功能
【案例分析】
北京航天橋附近居民的臥室距離阜石路高架橋直線距離不足30米，樓下還有公交車站。道路噪音嚴重影響居民的正常睡眠
噪音的危害
190分貝 導致死亡
　　140分貝 歐盟界定的導致聽力完全損害的最高臨界點
　　139分貝 卡卡、梅西球迷的吶喊聲
　　130分貝 火箭發射的聲音
　　125分貝 噴氣式飛機起飛的聲音
　　120分貝 在這種環境下呆超過一分鐘即會產生暫時耳聾
　　110分貝 螺旋漿飛機起飛聲音、搖滾音樂會的聲音
　　105分貝 永久損聽覺
　　100分貝 氣壓鉆機聲音、壓縮鐵錘捶打重物的聲音
　　90分貝 嘈雜酒吧環境聲音、電動鋸鋸木頭的聲音
　　85分貝及以下 不會破壞耳蝸內的毛細胞
　　80分貝 嘈雜的辦公室、高速公路上的聲音
　　75分貝 人體耳朵舒適度上限
　　70分貝 街道環境聲音
　　50分貝 正常交談聲音
　　20分貝 竊竊私語
Ⅰ類標準適用于以居住、文教機關為主的區域。
Ⅱ類標準適用于居住、商業、工業混雜區及商業中心區 　　
Ⅲ類標準適用于工業區。 　　
Ⅳ類標準適用于交通干線道路兩側區域。
討論：
怎樣改善噪音的污染，優化居民所處環境（系統）？
減小噪音原則：
一、 聲源處減弱
二、傳播過程中減弱
三、接收處減弱
選擇合適的優化方法
建造隔聲墻
生態型聲屏障
日本的隔音墻
選擇合適的優化方法
給機器上足潤滑油
選擇合適的優化方法
公路兩旁植樹造林
選擇合適的優化方法
加塞耳塞
最優化方法解決問題的一般步驟
1、提出需要優化的問題和目標，收集有關資料和數據。
2、分析影響系統優化的各種因素，確定變量，建立有關約束條件，建立求解最優化問題的有關數學模型，分析模型。
3、選擇合適的最優化方法。
4、分析求解。
5、最優解的驗證和實施。
案例： 利潤問題
某家具廠要安排一周的生產計劃，產品是桌子和椅子。制作一張桌子需4m2木板及時性20小時的工時，制作一只椅子需6m2木板及18小時的工時，每周能擁有的木板是600m2，可利用的工時是400小時；每張桌子的利潤是50元，每只椅子的利潤是60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5只椅子，并假定所有的產品都能夠銷售出去。
問：該廠每周生產桌子和椅子的數量分別是多少時，能獲得最大利潤？
Smax=50x+60y
4x+6y≤600
20x+18y≤400
x≥8, y≥5
設每周生產桌子X張，生產椅子Y張，則有：
答 案
8張桌子,13張椅子,最大利潤為1180元
通用計算，我們得到的就是最優解，按每周8張桌子、13張椅子的方案生產就可以獲得最大的利潤，像這種系統優化叫做系統最優化。
【案例分析】在江邊一側有A、B兩個工廠，它們到江邊的距離分別是2km和3km，設兩工廠沿江方向的距離是3.5km，現在要在江邊修建一個碼頭，使得兩廠的產品能夠順利過江，問碼頭應建在什么位置，才能使運輸路線最短？
碼頭？
根據要求可畫出下圖，在江邊DE上求一點C，使C到A、B兩廠的距離之和為最短。
數學模型為： Smin=AC+BC
①優化追求的目標要適度。
②系統優化離不開條件，條件是否具備直接影響優化。
③某些不確定的或不可預見的因素也會影響系統的優化。
④希望投入最小，而取得的效益最大。
影響系統優化的因素：
農夫過河的故事
有一個農夫帶一條狼、一只羊和一棵白菜過河。如果沒有農夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只夠農夫帶一樣東西過河。
請問農夫該如何解決此難題？
1、農夫帶羊過去 2、農夫回來 3、農夫帶狼過去（可以選狼或白菜之一） 4、農夫帶羊回來 5、農夫帶白菜過去
（如果3是帶白菜過去，那么5就是農夫帶狼過去） 6、農夫獨自回來 7、農夫帶羊過去
案例：系統的優化
戰國時代，齊王常與他的大將田忌賽馬，雙方約定每場各出一匹馬，分三場進行比賽。齊王的馬有上、中、下三等，田忌的馬也有上、中、下三等，但每一等都比不上齊王同等的馬，于是田忌屢賽屢輸。 　　一日，田忌的賓客、對軍事頗有研究的孫臏給田忌出了一個主意，結果贏了齊王。
田忌 VS 齊王 田忌 VS 齊王

（ 1） 上馬 ： 上馬
中馬 ： 中馬
下馬 ： 下馬
（ 2） 上馬 ： 上馬
中馬 ： 下馬
下馬 ： 中馬

（ 3） 上馬 ： 中馬
中馬 ： 下馬
下馬 ： 上馬
（ 4） 上馬 ： 中馬
中馬 ： 上馬
下馬 ： 下馬

（ 5） 上馬 ： 下馬
中馬 ： 上馬
下馬 ： 中馬
（ 6） 上馬 ： 下馬
中馬 ： 中馬
下馬 ： 上馬
系統的優化：田忌賽馬
小結：
1、系統優化的意義
2、影響系統優化的因素
1、王林家新買了一輛汽車，為了節省燃油，采取了下列系統優化措施，其中不正確的是（ ） A、合理使用汽車空調
B、保持汽壓合適 C、每次加油時將油箱加滿
D、減少不必要的負載
C
2、系統優化的意義（ ）。
A．獲取系統的最佳效益或最佳功能
B．改善系統的環境
C．調整系統的結構 　
D．改變系統的特征
A
3、某電動助動車生產企業為了提高產品的競爭力，對助動車各個部分全面分析和優化，下面不是以提高使用性能為優化目標的措施是（ ）
A．增加太陽能電池板，利用太陽能充電
B．優化零部件的加工工藝，提高生產效率
C．優化傳動系統，以節省用電、提高速度
D．應用人機工程學原理改進座墊、腳踏板的設計，提高騎行時的舒適度
D
4、某城市為了提升其形象，將公交車站牌與其它影音設備結合，組成智能化公交車站信息裝置，如圖所示，該裝置中采取了以下優化措施：①配備液晶電視；②配備公交車位置和到站時間的動態顯示裝置；③采用36伏安全電壓；④減小站牌尺寸；⑤站牌上設置相應的盲文；⑥配備語音播報裝置；⑦安裝太陽能電池；⑧外殼采用圓角設計。請對公交車站信息裝置的優化措施進行分析，回答以下問題（在 處填寫合適措施的編號）：（1）以安全為目標的優化措施是： 、 。（2）以提高信息交互效率為優化措施是： 、 、 、 。
⑧
③
①
②
⑤
⑥

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