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(共33张PPT)
系统优化
教学目标
掌握系统优化的概念，了解系统优化的意义。
了解影响系统优化的因素。
鸟巢图片欣赏
国家体育馆鸟巢原设计方案
系统优化
鸟巢采用是大跨度重型钢结构体系，它在设计过程中也在不断的优化调整， 取消了可开启屋盖、扩大了屋顶开孔的优化方案后，减少用钢量1.2万吨 造价减少了约4亿元。
1、什么是系统的优化
系统的优化是指在给定的条件（或约束）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。
系统优化的意义就是以最小的投入，获取系统的最佳效益或最佳功能
【案例分析】
北京航天桥附近居民的卧室距离阜石路高架桥直线距离不足30米，楼下还有公交车站。道路噪音严重影响居民的正常睡眠
噪音的危害
190分贝 导致死亡
　　140分贝 欧盟界定的导致听力完全损害的最高临界点
　　139分贝 卡卡、梅西球迷的呐喊声
　　130分贝 火箭发射的声音
　　125分贝 喷气式飞机起飞的声音
　　120分贝 在这种环境下呆超过一分钟即会产生暂时耳聋
　　110分贝 螺旋浆飞机起飞声音、摇滚音乐会的声音
　　105分贝 永久损听觉
　　100分贝 气压钻机声音、压缩铁锤捶打重物的声音
　　90分贝 嘈杂酒吧环境声音、电动锯锯木头的声音
　　85分贝及以下 不会破坏耳蜗内的毛细胞
　　80分贝 嘈杂的办公室、高速公路上的声音
　　75分贝 人体耳朵舒适度上限
　　70分贝 街道环境声音
　　50分贝 正常交谈声音
　　20分贝 窃窃私语
Ⅰ类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。
Ⅱ类标准适用于居住、商业、工业混杂区及商业中心区 　　
Ⅲ类标准适用于工业区。 　　
Ⅳ类标准适用于交通干线道路两侧区域。
讨论：
怎样改善噪音的污染，优化居民所处环境（系统）？
减小噪音原则：
一、 声源处减弱
二、传播过程中减弱
三、接收处减弱
选择合适的优化方法
建造隔声墙
生态型声屏障
日本的隔音墙
选择合适的优化方法
给机器上足润滑油
选择合适的优化方法
公路两旁植树造林
选择合适的优化方法
加塞耳塞
最优化方法解决问题的一般步骤
1、提出需要优化的问题和目标，收集有关资料和数据。
2、分析影响系统优化的各种因素，确定变量，建立有关约束条件，建立求解最优化问题的有关数学模型，分析模型。
3、选择合适的最优化方法。
4、分析求解。
5、最优解的验证和实施。
案例： 利润问题
某家具厂要安排一周的生产计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需4m2木板及时性20小时的工时，制作一只椅子需6m2木板及18小时的工时，每周能拥有的木板是600m2，可利用的工时是400小时；每张桌子的利润是50元，每只椅子的利润是60元。按合同每周至少要交付8张桌子和5只椅子，并假定所有的产品都能够销售出去。
问：该厂每周生产桌子和椅子的数量分别是多少时，能获得最大利润？
Smax=50x+60y
4x+6y≤600
20x+18y≤400
x≥8, y≥5
设每周生产桌子X张，生产椅子Y张，则有：
答 案
8张桌子,13张椅子,最大利润为1180元
通用计算，我们得到的就是最优解，按每周8张桌子、13张椅子的方案生产就可以获得最大的利润，像这种系统优化叫做系统最优化。
【案例分析】在江边一侧有A、B两个工厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两工厂沿江方向的距离是3.5km，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？
码头？
根据要求可画出下图，在江边DE上求一点C，使C到A、B两厂的距离之和为最短。
数学模型为： Smin=AC+BC
①优化追求的目标要适度。
②系统优化离不开条件，条件是否具备直接影响优化。
③某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化。
④希望投入最小，而取得的效益最大。
影响系统优化的因素：
农夫过河的故事
有一个农夫带一条狼、一只羊和一棵白菜过河。如果没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只够农夫带一样东西过河。
请问农夫该如何解决此难题？
1、农夫带羊过去 2、农夫回来 3、农夫带狼过去（可以选狼或白菜之一） 4、农夫带羊回来 5、农夫带白菜过去
（如果3是带白菜过去，那么5就是农夫带狼过去） 6、农夫独自回来 7、农夫带羊过去
案例：系统的优化
战国时代，齐王常与他的大将田忌赛马，双方约定每场各出一匹马，分三场进行比赛。齐王的马有上、中、下三等，田忌的马也有上、中、下三等，但每一等都比不上齐王同等的马，于是田忌屡赛屡输。 　　一日，田忌的宾客、对军事颇有研究的孙膑给田忌出了一个主意，结果赢了齐王。
田忌 VS 齐王 田忌 VS 齐王

（ 1） 上马 ： 上马
中马 ： 中马
下马 ： 下马
（ 2） 上马 ： 上马
中马 ： 下马
下马 ： 中马

（ 3） 上马 ： 中马
中马 ： 下马
下马 ： 上马
（ 4） 上马 ： 中马
中马 ： 上马
下马 ： 下马

（ 5） 上马 ： 下马
中马 ： 上马
下马 ： 中马
（ 6） 上马 ： 下马
中马 ： 中马
下马 ： 上马
系统的优化：田忌赛马
小结：
1、系统优化的意义
2、影响系统优化的因素
1、王林家新买了一辆汽车，为了节省燃油，采取了下列系统优化措施，其中不正确的是（ ） A、合理使用汽车空调
B、保持汽压合适 C、每次加油时将油箱加满
D、减少不必要的负载
C
2、系统优化的意义（ ）。
A．获取系统的最佳效益或最佳功能
B．改善系统的环境
C．调整系统的结构 　
D．改变系统的特征
A
3、某电动助动车生产企业为了提高产品的竞争力，对助动车各个部分全面分析和优化，下面不是以提高使用性能为优化目标的措施是（ ）
A．增加太阳能电池板，利用太阳能充电
B．优化零部件的加工工艺，提高生产效率
C．优化传动系统，以节省用电、提高速度
D．应用人机工程学原理改进座垫、脚踏板的设计，提高骑行时的舒适度
D
4、某城市为了提升其形象，将公交车站牌与其它影音设备结合，组成智能化公交车站信息装置，如图所示，该装置中采取了以下优化措施：①配备液晶电视；②配备公交车位置和到站时间的动态显示装置；③采用36伏安全电压；④减小站牌尺寸；⑤站牌上设置相应的盲文；⑥配备语音播报装置；⑦安装太阳能电池；⑧外壳采用圆角设计。请对公交车站信息装置的优化措施进行分析，回答以下问题（在 处填写合适措施的编号）：（1）以安全为目标的优化措施是： 、 。（2）以提高信息交互效率为优化措施是： 、 、 、 。
⑧
③
①
②
⑤
⑥

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