1、主要内容主要内容3、 岩土工程系统分析原理岩土工程系统分析原理1、广义系统科学的形成和发展、广义系统科学的形成和发展2、广义系统科学的、广义系统科学的 理论体系理论体系4、滑坡突变的失稳特征、滑坡突变的失稳特征5、岩爆（冲击地压）系统科学分析、岩爆（冲击地压）系统科学分析6、地面沉陷的系统科学、地面沉陷的系统科学7、岩土工程失稳破坏的自组织原理、岩土工程失稳破坏的自组织原理1.1 概念概念系统是相互作用着若干要素的集合体。系统是相互作用着若干要素的集合体。系统思想系统思想 系统观系统观 一般系统论一般系统论 广义系统科学广义系统科学原子论创始人德莫克利特的著作原子论创始人德莫克利特的著作 “
2、世界大系统世界大系统 ” 最早提最早提出出 “ 系统系统 ” ；亚里士多德最早提出亚里士多德最早提出 “ 整体大于部分之和整体大于部分之和 ” 的论断：系的论断：系统的本质特征。统的本质特征。我国古代的中医思想： “ 黄帝内经 ” ，提出天人相应的理论、经络学说、阴阳学说、五行学说等系统思想和辨证思想。1、广义系统科学的形成和发展莱布尼茨： 单子论 指出：单子是事物的元素，宇宙被规范在一个完满秩序的统一体系中。已经注意到系统具有一定的结构和组成要素。并认识到事物之间的联系和相互作用。康德：首先提出了知识的系统性，初步提出了整体论和目的论的观点。马克思和恩格斯明确提出了系统的概念和思想：一切事物
3、、过程乃至整体都是有无数相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物和过程形成的统一整体。近代系统观近代系统观奥地利的理论生物学家贝塔朗菲（ M. V. Beterlanffy）：于 1968年出版了 一般系统论的基础、发展与应用 创建了一般系统论，并与维纳 (Weiner)提出的控制论和仙农（ Shannon)提出的信息论组成了狭义系统论。一般系统论一般系统论广义系统科学广义系统科学一般系统科学一般系统科学非线性科学非线性科学系统论控制论信息论耗散结构论协同学突变理论超循环论混沌动力学分形理论神经网络理论重整化群方法细胞自动机模拟方法贝塔朗菲于贝塔朗菲于 1932年发表的年发表的 理论生物学
4、理论生物学 是一般系统论的萌是一般系统论的萌芽，芽， 1968年出版了年出版了 一般系统论的基础、发展与应用一般系统论的基础、发展与应用 是系是系统的阐述。统的阐述。系统是由若干个相互联系、相互作用的部分，按照一定的结系统是由若干个相互联系、相互作用的部分，按照一定的结构所组成的具有一定新功能的有机整体。构所组成的具有一定新功能的有机整体。要素、结构和相互作用是构成系统三个不可缺少的因素。要要素、结构和相互作用是构成系统三个不可缺少的因素。要素是构成系统的基本元素，结构是元素的组成方式，也就是素是构成系统的基本元素，结构是元素的组成方式，也就是要素之间的关系，相互作用是根本。要素之间的关系，相
5、互作用是根本。2、广义系统科学的理论体系2.1 系统论系统论要素构成的系统相互作用的数学表达式：Qi 表示要素 P（ i-1,2,3 ）的某个参量上式中任何一个 Qi不再孤立，都已纳入整个系统，它的任何变化都回引起其他所有量 Q，甚至整个系统发生或大或小变化，因为各个要素之间存在着相互作用。生长、竞争、整体性、总和、机构化、中心化、果决化2.2 控制论控制论1948年维纳发表年维纳发表 控制论控制论 为标志，为标志，控制控制 是在获取、加工和使用信息的基础上，控制主体使被控客是在获取、加工和使用信息的基础上，控制主体使被控客体进行合乎目的的行为。体进行合乎目的的行为。目的目的 是行为的向导，是
6、行为最终结果的体现。是行为的向导，是行为最终结果的体现。控制的目的：控制的目的：一方面当系统处于所需要的状态时，保持系统稳定原状态稳定一方面当系统处于所需要的状态时，保持系统稳定原状态稳定。另一方面当系统布处于所需状态时，则引导系统由现有状态稳另一方面当系统布处于所需状态时，则引导系统由现有状态稳定过渡到预期的状态。定过渡到预期的状态。信息的作用：信息的作用：一是明确控制是否达到目的，就必须对系统的状态信息有所获一是明确控制是否达到目的，就必须对系统的状态信息有所获取；取；二是达到这种目的，则么了解环境信息及系统偏离目的的信息二是达到这种目的，则么了解环境信息及系统偏离目的的信息。控制论的研究
7、对象：可控系统，不是一切系统。控制论的研究对象：可控系统，不是一切系统。系统必须具有以下特征：系统必须具有以下特征： 可控性、目的性、可观性、闭环性和可控性、目的性、可观性、闭环性和多向性多向性控制的基本方式：控制的基本方式： 反馈控制反馈控制反馈是指系统输出的全部或一部分通过一定的通道反送到系统反馈是指系统输出的全部或一部分通过一定的通道反送到系统的输入端，从而对系统的输入和再输出施加影响的过程。的输入端，从而对系统的输入和再输出施加影响的过程。系系 统统反反 馈馈输入 输出干扰控制遵循的原则：及时性原则、适度性原则、准确性原则、控制遵循的原则：及时性原则、适度性原则、准确性原则、随机性原则
8、。随机性原则。实施的手段：最优控制、自适应控制、智能控制和模糊控制实施的手段：最优控制、自适应控制、智能控制和模糊控制。控制论的主要方法：控制论的主要方法： 功能模拟方法和黑箱方法功能模拟方法和黑箱方法功能模拟方法就是根据模型与原型之间的相似关系，用模型功能模拟方法就是根据模型与原型之间的相似关系，用模型莱模拟对象，通过模型莱间接研究原型的规律性。莱模拟对象，通过模型莱间接研究原型的规律性。黑箱方法就是通过考擦系统的输入和输出及其动态过程，而黑箱方法就是通过考擦系统的输入和输出及其动态过程，而不是通过直接考擦内部结构，莱定量或定性地认识系统地功不是通过直接考擦内部结构，莱定量或定性地认识系统地功能特性、行为方式以及探索内部结构机理地控制论认识方法能特性、行为方式以及探索内部结构机理地控制论认识方法 。
