第三单元 系统与设计3.3系统的优化（45张幻灯片）

课件45张PPT。第三节 系统的优化 学习目标1、理解系统优化的意义
2、能分析影响系统优化的因素
3、初步掌握系统最优化的方法

系统优化的意义？探究一：鸟巢图片欣赏国家体育馆鸟巢原设计方案系统优化案例一：鸟巢
我们再来看2008奥运会的主会场“鸟巢”，“鸟巢”采用是什么结构？
鸟巢使用的主要材料是？
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，其中有一项调整是取消了可开启屋盖、扩大了屋顶开孔，优化后方案，减少用钢量1.2万吨，造价减少了约4亿元。鸟巢去盖后，在哪方面得到改善？案例二：飞人刘翔
提到奥运会的主会馆，就想到飞人刘翔在08年奥运会因为脚腱受伤遗憾退出赛场的情景，全运会刘翔再次天证明了自己。刘翔创造了亚洲田径的的奇迹，除了和他本身的身体条件和天赋外，还和孙海平教练的训练方法是分不开的，孙海平对刘翔的训练方法在不断的优化调整，孙海平教练说“思索出刘翔训练的新思路，这比什么都有意义”。 系统优化的意义：系统的优化：P（87）
在给定的条件下，通过一定的手段和方法，使系统获得最佳的功能或更佳效益的过程。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。 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 选择合适的优化方法
讨论：
怎样改善噪音的污染，优化村民所处环境（系统）？
选择合适的优化方法减小噪音原则：
一、 声源处减弱
二、传播过程中减弱
三、接收处减弱 1、密闭声源，在声源处建造隔声墙，防止噪声直接向外传播。
2、给机器上足润滑油，即防止产生噪音，又能保护机器。
3、加强绿化，在繁杂的公路两旁植树造林，形成屏障。
4、给添置隔音设施。
5、在耳朵处加塞隔音装置，如好的耳塞。
选择合适的优化方法选择合适的优化方法建造隔声墙高架路上的隔音墙生态型声屏障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系统优化的意义修建隔音墙，以较小的投入，获得了好的治理噪音污染的效益，使社会环境大系统的整体得以优化。
系统被改善了，就是系统被优化了。获得系统的最佳效益或最佳功能，就是系统优化的意义。假如你是村长：怎样为本村筑好一条致富路
——影响系统优化的因素1、系统优化的一般性步骤
⑴需要进行优化的问题 交通闭塞
⑵选择合适的优化方法——优化方略与筹谋 修路
勘测
预算
选择合适的筑路方法和计划（根据本村的人力、物力、财力）
⑶验证与实施
条件校验
实施与调整
确定路线确定土石方量、器材种类与数量、人力、经费校验人力、物力、财力是否具备。合理分配，节约资源，促使优化指标和约束条件得以满足。及时调整，计划与施工，再进入优化进程。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： 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。科学的估算、试验优化系统的方法案例： 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。农夫过河的故事有一个农夫带一匹狼、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　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，结果以二比一赢了齐王。案例分析：
田忌的赛马共有6种方案——　　
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在以上各方案中，齐王与田忌的赛马结局有以3：0赢的，也有以2：1赢的，但只有一种情况是田忌以2：1取胜于齐王的，孙膑正是把这种方案推荐给了田忌，就是上述方案（3）。小结：
1、系统优化的意义
2、影响系统优化的因素1、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
A2、下列选项中不属于系统优化的是（ ）
A、农作物套种增产
B、施工方式从依次施工改为平行施工
C、普通台灯变为调光台灯
D、电脑操作系统升级
C 3、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C4、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B5、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： 、 、 、 、 。⑧③①②⑤⑥