1、第二章 系统工程理论 第一节：系统科学的学科体系 第二节：系统工程的理论基础 第三节：系统工程理论的新发展 第四节：运筹学第一节 系统科学的学科体系钱学森提出了一个清晰的现代科学技术的体系结构，认为从应用实践到基础理论，现代科学技术可以分为四个层次：首先是工程技术，然后是直接为工程技术提供 理论基础 的技术科学，再就是基础科学，最后通过进一步综合、提炼达到马克思主义哲学。如图 2-1所示。在此基础上他又进一步提出系统科学的体系结构。认为系统科学是由系统工程这类工程技术，系统工程的 理论方法 （像运筹学、大系统理论等）这一类技术科学，以及它们的 理论基础 (基础科学 )和哲学层面的科学所组成的一
2、类新兴学科。如图 2-2所示。马克思主义哲学自然科学数 学社会科学工程技术技术科学图 2-1现代科学技术体系马克思主义哲学系统学运筹学巨系统理论控制论信息论各门系统工 程自动化技 术 通信技术哲 学 基础科学 技术科学 工程技术图 2-2 系统科学的体系系统观系统学 主要研究系统的普遍属性和运动规律; ;研究系统演化、转化、协同和控制的一般规律 ;研究系统间复杂关系的形成法则 ;结构和功能的关系 ;有序、无序状态的形成规律 ; 系统仿真的基本原理等。随着科学的发展，它的内容也不断在丰富。由于其尚属于起步阶段，还不够成熟，因而学者们对系统科学的学科体系的认识仍有较大差异。系统工程 是从实践中产生
3、的，它用系统的思想与定量和定性相结合的系统方法处理大型复杂系统的问题，它是一门交叉学科。系统工程 是一门工程技术，但它与机械工程等其它工程学的某些性质不尽相同。上述各门工程学都有其特定的工程物质对象，而系统工程则不然，任何一种物质系统都能成为它的研究对象，而且还不只限于物质系统，它可以包括自然系统、社会经济系统、经营管理系统、军事指挥系统等等。由于系统工程处理的对象主要是信息，所以系统工程又被称为 “软科学 ”。系统工程在自然科学与社会科学之间架设了一座沟通桥梁。现代数学方法和计算机技术，通过系统工程，为社会科学研究增加了极为有用的定量方法、模型方法、模拟实验方法和优化方法。系统工程为从事自然
4、科学的工程技术人员和从事社会科学的研究人员的相互合作开辟了广阔的道路。 n控制论n信息论n一般系统论n大系统论第二节 系统工程的 理论基础一、控制论1、控制论的产生与发展1947年由美国人维纳（ Norbert Wiener）创立的控制论（ Cybernetics） 是一门研究系统的控制的学科。维纳于 1948年出版了 控制论 一书，他对控制论的定义是： “ 关于动物和机器中控制和通信的科学。 ” 控制论的发展已大致经历了三个时期。从 20世纪 40年代末到 50年代是第一个时期，即经典控制理论时期。在这一时期，主要的研究对象是单因素控制系统，重点是反馈控制，借以实现的工具是各种各样的自动调节
5、器、伺服机构及其有关的电子设备，着重解决单机自动化和局部自动化问题。控制论发展的第二个时期为 60年代，即现代控制理论时期。这一时期，控制论的主要研究对象就成了多因素控制系统，研究重点是 “ 最优控制 ” ，研究借助的工具是电子计算机。 进入 70年代以后，是大系统控制理论时期。在这一时期，主要研究对象是因素众多的大系统，重点是大系统多级递阶控制，借助的工具是电子计算机联机和智能机器，应用领域主要为社会系统、经济系统、生态系统、管理系统、环境系统等。 2 、控制系统控制系统由施控器、受控器和控制作用的传递者三者组成，形成一个整体的控制功能和行为，但这又是相对于某种环境而言。因而可以把施控器、受控器和控制作用的传递者三个部分所组成的、相对于某种环境而具有某种控制功能的系统，称为 控制系统。
