系統分析理論

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系統分析理論范文第1篇

[關鍵詞]自動控制理論；系統分析；反饋；課程建設

[中圖分類號]G642.0　[文獻標識碼]A　[文章編號]1005-4634(2012)03-0047-03

0　引言

深化教學改革，提高教學質量，強化素質教育是當前高等學校教改的重要主題，而更重要的是教育思維模式的更新與變革。

所謂“教有法無定法”，但每位肩負“傳道、授業、解惑”職責的教師都希望收到事半功倍的效果。在專業課自動控制理論多年的教學工作中，筆者也在不斷理解社會發展變革對其的新要求，調整具體的授課思路與方法，摸索新的教學策略。本文將控制理論恰當地應用到自動控制理論教學之中，采取反饋控制手段，在教學實踐中，有效地提高教學質量。

1　課程特點及控制系統結構

自動控制理論課程是電氣類、機電類專業的一門理論性很強的專業基礎課，在學生培養過程中占有重要的地位，一般都在大學三年級第一學期或第二學期開設。這門課有其自身的特點，如知識系統連接較為緊密、計算性強、作圖方法多；課程中知識點多且抽象，而且對數學基礎要求較高，涉及到的數學知識包括高等數學、線性代數、積分變換、復變函數等；與工程實際聯系較為緊密。在教學中必須要遵循由淺入深、從易到難的規律，對先修課程應有一定程度的理解，并在此基礎上以系統的、整體的觀念實施教學。

控制系統按照有無反饋可分為開環系統和閉環系統。開環系統輸出量對系統的控制量不產生影響，即信息單向流動；而閉環系統中，不僅存在著輸入對輸出的前向控制作用，輸出同時對輸入產生反向的影響，即在系統中，信息形成雙向閉合回路。反饋控制是一切閉合系統自動控制的精要所在，任何系統只有根據反饋信息才能比較、糾正和調整它發出的控制量，從而實現對被控對象的有效控制，達到預期的目的。

在教學過程中，教師與學生之間的“教”與“學”的過程顯然不能用單向信息傳遞來描述，否則授課與教育的過程變成了被動的接受過程。而一直強調的互動與調研正是信息的雙向交流，也就是反饋控制的應用。如何正確地應用反饋控制理論，合理地設置反饋環節和控制環節，以提高課堂效率、提升教學質量，正是要討論的問題。

2　課程建設中的系統結構分析與對策

下面結合控制系統的一般分析與設計過程和自動控制理論的教學實踐來分析教學的各個環節，運用控制理論制定對策，指導教學過程。

2.1　被控對象分析和目標制定

控制系統設計首先是要掌握被控對象的特點，抓住主要矛盾，進而制定明確而又實際的控制目標。過低的目標失去了控制調節的意義，過高的目標又會增加控制成本。作為授課教師，面對的研究對象是自動控制理論課程和學生(稱為基本被控對象)，目標是合理地利用課上及課余時間讓學生在短時間內掌握基礎知識，提高應用能力；而作為教學管理者，其研究對象是包括教師和基本控制對象在內的廣義被控對象，目標是排除多方面干擾的影響，適應社會發展的需要，合理利用教學資源，培養具有較強競爭力的學生，同時打造具有鮮明特色的專業課程。

由于課程開設在公共基礎課之后，大多學生在先修課程中習慣了定量化、精確化的分析方法，而疏于用物理概念進行系統定性分析，特別是如何針對實際系統存在的問題，采取相應的分析和設計更是他們在學習方法上的薄弱之處。自動控制理論課程定性分析與圖示解釋較多，在傳統的教學過程中，一般都是按照教材的自然順序按部就班地進行講解，并且課堂授課中，教師需在黑板上做大量的數學分析推導，繪制大量的曲線，因此課堂教學往往是索然無味的公式推導、定理證明和手工繪圖。在實驗教學環節中驗證型實驗多，設計型實驗少，甚至存在“一鍵式”實驗，這樣難以鍛煉學生的設計能力，對于學生自學能力的培養、設計能力的開發都存在著極大的阻礙作用。

對授課具體內容而言，自動控制理論主要研究的負反饋系統，包括系統的分析和設計兩大方面，理論知識學習的目的是系統設計，而系統分析是設計的基礎。分析與設計都是圍繞穩定性、快速性和準確性三方面展開。分析方法主要是時域分析法、根軌跡法和頻域分析法，分別從時域、復域、頻域等不同的角度分析同一個控制系統，但最終歸結于時域性能分析。

由此就清楚地勾勒出研究對象的輪廓，在這個基本輪廓之下展開教學，根據課程、學生及教師的特點，抓住了課程的關鍵，用統一的思想將課程內容融會貫通，教、學、輔聯成一體，有助于學生加深對學習目的的認識，掌握知識體系，提高學習效率，同時也有利于管理者從整體上把握課程建設。這正是控制理論系繞性觀點的體現。

2.2　反饋環節設置

反饋是控制理論的基礎和精要所在，任何系統只有通過反饋信息，與預先設計的目標進行比較，利用二者形成的偏差不斷調整，才能產生有效的控制，形成一個信息傳遞的閉合回路。沒有反饋信息的非閉合回路或者反饋信息過于粗糙甚至錯誤的閉環系統，都不可能實現預期控制。

在教學實踐中，反饋監測點的設置和反饋信息的提取與處理應遵循點面結合的原則，即既要考慮與多個控制目標(學生培養、教師隊伍、課程建設)相關的評價指標的設計，又要兼顧評價、反饋量提取的可行性，同時要重點關注制約控制效果的關鍵點，并在反饋信息綜合中加以不同權重。對于反饋信息的獲取主要通過3個方面，如圖1所示，并形成三環反饋控制，及時調整教學中出現的各種偏頗。

內環反饋信息來源于課堂教學。教師在充分備課、清晰講解的基礎上，加強和學生的互動與交流，收集學生對該課程的反饋信息，及時對課程教學進行調整。課堂學生反應最能直接地體現教學效果，可以通過觀察學生的目光、給出適當的提問、采取啟發式與聯想式講解、提供一定的討論和練習等不同方式來收集學生的反饋信息。根據控制理論，內環反饋控制對于系統的調節最為直接，因此授課教師應采取多種手段，激發學生的學習興趣和參與意識，給學生創造一個相對輕松的心理環境，以便更多地獲取真實反饋信息，使課堂信息由單向傳遞變成雙向傳遞，形成閉環調節，提高課堂效率。中環反饋信息來源于學生定期的網上評教和教學督導意見。發揮網絡平臺作用，通過設置學生信息反饋平臺和網上評教系統，鼓勵學生將自己在學習過程中遇到的問題、對各個教學環節的意見和建議反饋給教研室或者教師本人。同時結合教學督導的意見，對授課過程加以優化。外環反饋信息來源于最終的考試成績以及課程結束后的教學研討。盡管考試成績不能說明一切問題，但通過考試過程及試卷分析，可以發現學生在學習該課程中存在的共性問題；通過教學形勢分析和教學方法研討可以掌握社會知識需求，同時達到取長補短的目的。

2.3　干擾分析

控制系統中，干擾不可避免，并且直接影響控制效果，因此干擾抑制問題是控制系統分析的一個重要內容。在控制理論中通?？梢圆捎妙A測和補償的方法削弱其對輸出的影響。在這里，需首先分析干擾及不確定因素的產生。在該系統中，人(教師、學生、管理者)是主要的系統組成部分，個人的差異性，必然導致信息傳遞過程中的不確定性。如，學生基礎知識、教師知識結構與研究興趣、反饋信息的客觀表現、管理決策的執行差異等等都是客觀存在且隨機變化的。應重點關注整體的不確定，并做好相應的“補償”準備。首先了解學生預備知識的掌握情況，是否需要補償。課程中涉及到的數學知識很多，如積分變換、拉普拉斯變換、復變函數等等，但所需知識點相對較孤立，因此可以利用較短時間進行“突擊培訓”。實踐證明，適當的“基礎知識補償法”對于課程重點、難點的講解具有良好的輔助作用，教師和學生都減輕了壓力；其次是課堂干擾補償。課堂上的互動是必要的，既可以調節課堂氣氛，又有利于信息的雙向溝通。但不能以點帶面，讓片面的反饋信息占據主導地位。課堂上提問式講解，教師總是希望得到正確的回應，但不可將個別回應作為學生全面掌握知識的反饋信息。因此要剔除這種期待已久的“特殊喜訊”，注意觀察大部分學生的反應和課堂情緒，排除干擾；第三是排除評價干擾。來自學生、督導、同行等方面的評價是系統中重要的反饋信息，為避免個別的不公正評價，需設置信息過濾機制，過濾掉帶個人感情成分的“奇異值”，對來自不同方面的反饋信息加權處理。當然這個過程應以學生反饋信息為主，其他方面反饋為輔；最后是執行干擾補償。在一個完整的教學計劃執行過程中，教師是策劃者和執行者。但教師水平、教學經驗甚至責任心的差異，都可視為一種干擾，都可能影響教學效果。因此適當的教學示范課、教學基本功訓練、定期的教研組討論、教學方法交流都是必要的補償方法。

2.4　控制調節制定

控制調節主要考慮兩方面：一是教師的作用，二是教學管理者的作用。

教師方面。強調信息的雙向流動，要達到學生掌握教師傳授的知識、方法這一目的，因此教師應該成為駕馭課堂、掌控知識的角色。授課教師要精心設計每堂課，特別是緒論的講解。作為控制論的入門課程，必須要讓學生在首次接觸課程的同時，將一個異常開闊的視野展示在他們面前，而不是讓其產生這僅僅是公式推導、純粹理論堆積的錯覺，進而刺激學生求知、探索的興趣和激情。鮮活生動的應用實例，具體的視頻展示是沖擊和震撼學生這種發散思維的最好手段。需要摒棄傳統教學中發展歷史的簡單羅列，取而代之的是聲情并茂的圖文、視頻展示，既融入了大量專業信息，又激發學生的興趣，取得了事半功倍的效果。此外，通過適當的教學經驗交流、教學方法討論，使每位任課教師在熟知教學內容的基礎上，培養教師運用適當方法，調控課堂氣氛，激發學生熱情的課堂應變能力。

管理者方面。教學管理者除關心教學效果外，更要關心如何打造一門精品課程，如何培養一支精干隊伍。因此其調控行為相對要宏觀，在控制理論課程建設過程中，主要從以下幾方面著手調控。

1)教學實驗環境改善。作為重要輔助手段的實驗教學在課程建設中作用不容忽視，除了更新實驗設備之外，更注重實驗內容的更新。通過增加開放性實驗、設計型實驗、自主開發型實驗，開闊學生視野，鍛煉實踐能力。

2)教學計劃適時調整。盡管目前學時壓縮是個大的趨勢，控制理論課程同樣受到影響，但對于基礎內容、經典方法的學時不能壓縮。通過更新教學內容、編寫適合自己專業的特色教材，合理使用多媒體教學手段，使教師和學生在教與學的過程中都做到得心應手。

3)建立一定的獎懲激勵機制。結合學生評教、教學督導及教研室評價，對課程綜合打分，并對教學成績突出的教師給予一定的物質和精神獎勵措施，激發教師的教學投入熱情，營造積極向上的競爭氣氛。

3　結束語

在多年自動控制理論教學實踐中，筆者對“控制理論”學以致用，在充分分析課程特點、考察教學過程的基礎上，利用控制理論基本思想，發揮專業優勢，分別針對目標制定、反饋設置、干擾抑制、控制手段等方面找到教學活動的對應環節，摸索出適合電類、機電類專業學生學習的教學方法。同時，對其他課程體系建設具有一定的借鑒作用。

參考文獻

[1]程杉.運用控制論原理提高高校課堂教學質量[J].中國勞動關系學院學報，2008，22(2)：114-116.

[2]郭小勤，張敏.自控原理實驗教學改革與實踐[J].高等理科教育，2008，(4)：98-100.

系統分析理論范文第2篇

[關鍵詞]新模式核心競爭力戰略

一、旅游企業信息化管理模式概念及現狀

旅游企業的信息化管理模式就是旅游企業為完成既定的信息化管理目標,使用的一種可重復利用、能夠降低管理成本的一種標準化的系統框架或方案集合。就目前我國旅游企業的現狀來看,我國的旅游企業普遍屬于規模小、作坊式的中小企業,信息化建設尚處于初期的發展階段。在信息革命充斥世界的今天,旅游企業如何進行體制改革、規范市場、實現產業集聚化和企業分工體系的重建等一系列問題形成了現實的內部環境。在激烈的國際競爭中,我國的旅游企業,尤其是中小型旅游企業,如果不能及時改變經營理念、更新觀念,找到自己的定位,那么將無疑更加處于不利的競爭地勢。

二、我國旅游企業信息化管理面臨的新模式

1.企業資源規劃管理模式

企業資源規劃即圍繞既定的管理目標,對企業所有的資源進行規劃與管理。在信息時代,旅游企業的組織機構網絡化、扁平化、柔性化成為發展趨勢。在激烈的市場競爭中,顧客多樣化、個性化及社會環境的變化,使企業面臨的環境日益復雜。原有的塔型組織結構轉變為精良,敏捷,具有創新精神的扁平化“動態網絡”的結構。這種結構,一方面計算機系統將取代中層監督和控制部門的大量職能,加強決策層與執行層的直接溝通,使中層管理的作用大為降低,從而減少了管理層次,削減了機構規模。另一方面,各種“工作小組”將成為企業的基本活動單位,管理方式從控制型轉為參與型,實現了充分授權。這種組織形式通過水平、對等的信息傳遞來協調企業內各部門、各小組之間的活動,實現了動態管理,不僅使信息溝通暢通,及時,降低對科層的監督協調成本,更使市場和周圍的信息同決策中心間的反饋更加迅速,提高了企業對市場的快速反應能力,而且極大地調動了組織成員的潛能和積極性,促進了相互間知識和經驗的交流。

2.虛擬企業管理模式

虛擬企業是一種由多家獨立企業通過信息技術聯系起來的臨時性網絡,網絡中各成員充分信任和相互合作,發揮各自的核心優勢,共享技術,分攤費用,迅速將共同開發與制造的產品推向市場的一種企業形式。虛擬企業通過企業間的最佳動態組合,不光能迅速抓住市場,提供差別化的產品和服務,快速響應復雜多變的市場,而且通過集成各成員企業的核心能力,發揮綜合效應,充分利用成員企業現有的資金、技術、設備、人力及信息資源,節約產品開發費用,降低生產成本,促進企業快速發展。在最大限度地發揮自身資源優勢的同時,促進企業注重專精,培養核心能力。此外,虛擬企業改變了過去企業間你死我活的輸贏競爭關系,代之以競爭合作式的雙贏關系。競爭則提高了企業的創造性和積極性。

3.電子商務管理模式

旅游企業通過低成本和建立服務與產品的差異性來提高旅游企業的競爭力。旅游信息化服務將“食、住、行、游、購、娛”等諸多信息組合起來,形成信息產品,銷售給消費者。這個過程中,信息流和資金流涉及得多,物流很少,這些特征很適合用電子商務的方式去實現。電子商務的低成本、支付電子化、信息高效傳遞、宣傳覆蓋面廣等特性是傳統旅游企業所不具備的。旅游電子商務中,售前旅游企業可以借助網上主頁和電子郵件在全球范圍內進行宣傳,客戶可借助網上搜索工具快速找到需要的旅游產品信息;售中可以實現網上訂購、網上支付,還可以實現旅游產品模擬體驗;售后的信息反饋更及時,可以對消費者的行為進行有效分析。因此,旅游電子商務是旅游產業發展的必然趨勢。

三、旅游企業信息化管理模式的三種發展戰略選擇

1.旅游企業信息化管理模式的專業化戰略選擇

專業化戰略是指企業通過從事符合自身資源條件與能力的某一領域的生產經營業務來謀求其不斷發展。專業化經營戰略的優勢在于:企業可集中各種資源優勢于最熟悉的業務領域,從而開發培育出具有競爭力的產品;便于企業整合戰略的運作,實現規?；a,取得行業內的成本優勢;有利于CIS戰略的貫徹實施,使企業品牌與產品有機融合。從競爭的角度看,企業業務的專業化能夠以更高的效率,為某一狹窄的戰略對象服務,從而在較廣闊的競爭范圍內超過對手。波特認為這樣做的結果,可使企業贏利的潛力超過行業內的普遍水平。這種戰略為我國中小型旅游企業信息化建設發展提供了的借鑒。

2.旅游企業信息化管理模式的集團化戰略選擇

旅游企業信息化管理模式中的集團化,是一種產業集聚形式。依靠旅游業信息化、網絡化基礎,中小企業可以分階段推進,實現產業集聚,逐步建成信息化管理戰略聯盟,構建旅游企業的戰略航母。

產業集聚是產業發展演化過程中的一種非?，F實的經濟地理現象,它是指由一定數量的企業共同組成的產業在一定地域范圍內的地理集中,它可以是某種特定產業及其相關支撐產業或屬于不同類型產業的集中。在旅游產品與服務方面,其特性和生產、消費的高度同一性,使得有協作意愿的旅游企業在“吃、住、行、游、購、娛”六要素方面,在同一個經營目的下集合成為可能。從而提升區域旅游競爭力,促進區域旅游的發展。這種集聚效應的發展,隨著市場經濟的不斷深入,旅游產業必將表現出不同程度的一體化態勢,并逐漸打破行政區劃的界限,實現連橫資源的重新整合和區域旅游功能要素的配套,向構建區域旅游圈的目標迅速跟進。

3.旅游企業與新興旅游信息服務公司合作化經營戰略選擇

旅游企業與新興的旅游信息化服務公司合作化經營,考慮與新興旅游網站構建戰略聯盟。以向E-commerce中的一種B2C(BusinesstoCustomers)模式發展為目標,實現Internet與旅游企業傳統資源的整合,以達到優勢互補;并以此為起點,為最終實現真正的B2C模式的在線預訂、網上支付和物流配送的真正的電子商務做鋪墊,這樣一來,旅游企業不僅要利用Internet進行E-marketing,而且,要依據自身的市場定位,考慮進行EC。選擇一個實力強大、信用良好的或者發展潛力巨大的旅游網站合作,這是我國旅游企業信息化管理發展的又一戰略選擇。

參考文獻:

[1]劉偉.尹家緒.構筑信息時代的企業競爭力.科學出版社,2004.

系統分析理論范文第3篇

本文作者：林志方作者單位：銅仁學院法政系

合同法社會誠實守信的倫理分析

隨著經濟社會的迅速發展，誠實守信越來越被我國的相關法律所重視，成為眾多法律法規制定執行時所必須追隨的基本原則。然而我國現行經濟體制和條件還存在許多不完善的地方，還存在許多需要進一步彌補的漏洞，這些都迫切的需要誠實守信這一倫理道德去加強約束和營造。因此，作為合同法同樣需要社會給予誠實守信的倫理分析，順應合理合法的發展潮流。在合同法的規定中涉及到合同的制定、變更、完善、執行、終止等環節，誠實守信在整個過程中起著重要的保護作用，體現了當前合同法對合同當事人的精心保護。具體表現在：一是在合同的訂立過程中體現的誠實守信。合同當事人在締結合同之前沒有任何關系和義務，只是隨著經濟社會的發展，人們從新的合同關系中認識到，這是一種建立在互相信任和依賴的基礎之上而發生的關系。二是在合同的執行過程體現的誠實守信。按照《合同法》第60條的相關規定，合同當事人按照誠實守信的原則，根據合同的目的、性質等重要的信息，要積極履行保密、執行、協助等職責和義務。三是在合同的終止之后的誠實守信。在合同所產生的民事關系停止之后，合同當事人就可以脫離合同的制約，停止對合同義務的履行，不再對合同、對彼此有責任關系。但是正是由于這種沒有后合同關系的存在和約束，致使合同的有關內容、效力等在合同關系終止后被泄密、流失等，產生一系列意想不到的不良后果?！逗贤ā返?2條規定，合同當事人在合同關系終止之后，仍然也要按照誠實守信的原則，履行保密、協助等相關義務。四是，在合同的解釋過程中的誠實守信。按照誠實守信的原則對合同進行內容、效力等方面的解釋，不但可以忠誠于合同本身，同時對合同雙方當事人都可以正確的起到解釋和幫助作用。

合同法內在價值的倫理分析

法學界認為，合同法是以規范、調整、約束現實生活的契約等各種形式為目的的一種法律，可以說是將現實生活中的因合同產生的相關利益關系轉變成內在的價值。偉大的學者康德曾經說過，在自然界中，萬事萬物都是按照自身的規律進行運動，而只有有理性的事物可以按照原則進行行動。正是因為所有人都因著一定的目的和價值，自主的改變自己的行為，處理自己的財產，這樣的行為都是由個人的內在價值所影響的。正因如此，法律法規是一種專門的關系科學，是不能純粹的追求理論研究的，必須更加注重兼顧經驗和經營等諸多因素的共同作用和存在，重點考慮到合同法等相關法律的內在倫理價值以及之間的關系。在履行當前合同法中，必須要求合同訂立和各條款符合雙方當事人的真實意志，履行法律的行為必須是遵循一定價值的正確倫理價值，存在本質上的行為控制要求，這樣的倫理分析來解釋合同法的內在價值更容易得到當事人的內心認可。合同法的效力受相關規定的限制和要求，不能忽略合同法的內在價值構造，要建立在各項規章制度已經漸趨完善和理性的堅實基礎上。

系統分析理論范文第4篇

0引言

網絡拓撲分析是電力系統網絡分析應用軟件的基礎,它的任務就是對網絡中開關狀態的變化進行處理,形成新的網絡結線,得到拓撲數據,供電力系統應用程序使用。拓撲分析的效果直接影響著應用程序的使用效果。早期的網絡拓撲分析是利用堆棧技術進行搜索[1]。為了加快拓撲的速度,出現了以下幾種利用數據結構加上特定的算法來實現拓撲的改進方法:1)追蹤網絡拓撲變化[2]。其拓撲處理方法是保存前一次網絡拓撲分析的母線結構,通過對比前后開關狀態的變化,局部修改母線編號。這種方法雖比較費時,但拓撲分析效率有所提高。2)分電壓等級拓撲法。該拓撲分析方法只搜索斷開開關所在的廠站電壓等級,大大減小了搜索的空間,提高了網絡拓撲分析的效率[3]。3)面向對象(OO)的電力網絡拓撲。實現拓撲跟蹤OO模型的啟發式拓撲分析方法,利用OO技術可擴展拓撲算法的適用范圍[4,5]。4)基本分析單元的有色Petri法。將整個電網拓撲分析問題分解為若干基本分析單元,采用基本分析單元的有色Petri網模型,只重新計算受開關狀態變化影響的分析單元,減小了搜索的空間,可提高拓撲分析的效率[6]。隨著電力系統自動化的深化,地理信息系統(以下簡稱為GIS)在電網中的應用越來越廣泛,如何在GIS基礎上構建電力網絡拓撲,已成為在GIS基礎上構建電力系統的高級應用軟件需解決的首要問題。為了充分利用GIS的信息資源,有效地利用GIS系統提供的網絡拓撲數據,本文提出了一種實用的基于GIS的電網網絡拓撲分析算法。

1GIS中的網絡拓撲功能[7]

地理信息系統以地理空間數據庫為基礎,對空間相關數據進行管理、操作、分析、模擬和顯示,提供了空間和動態的地理信息。對于容納海量數據的地理空間數據庫而言,拓撲分析是其核心技術。

1.1GIS中拓撲的基本功能

根據拓撲學原理,圖形元素可以大致分為點、線、面三種基本形式,空間實體的拓撲特征就體現為這三種基本元素的拓撲關系。所以,對空間的拓撲分析,就是對點、線、面三種基本元素相互之間的關系進行分析處理后提取的拓撲特征?；诮Y點-弧段-多邊形的拓撲分析,是建立在點集拓撲的理論基礎之上的。它描述了空間實體之間的連接性和鄰接性,此即為拓撲空間關系所要描述的內容。在GIS中,基礎的拓撲表述方法已經集成為通用函數,供開發使用。其中連通性分析功能便是一種帶有自動拓撲功能的函數,它根據定義的拓撲規則,自動進行圖形的拓撲分析,得到拓撲數據。

1.2拓撲空間數據模型空間數據模型的基本類型起源于“Spaghetti模型”,如圖1所示。GIS中的拓撲生成意味著給Spaghetti文件增加拓撲結構。圖2為增加了拓撲結構的拓撲模型示意圖。GIS拓撲空間數據定義為空間特征數據和屬性數據?？臻g特征數據記錄的是空間實體的位置(X,Y),拓撲關系和幾何特征,是將GIS和其他各種數據庫管理系統區分開的標志,其拓撲關系是通過拓撲模型自動創建的;屬性特征數據,需要按照其級別來分類以便進行屬性的概括和顯示,通常用關系表的形式組織。圖2中線(或弧)由結點定義,是有方向的;點、線、面之間的拓撲關系用若干拓撲屬性表來描述。按照分類,GIS用一些表明實體類別的整數來代替實體原始屬性的級別值,這些整數就是GIS賦給實體的標識號(OID),這些OID號具有很好的完備性,與實體一一對應,是各個實體之間關聯的橋梁。查找時,直接在拓撲屬性表中查找OID即可,比Spaghetti模型在整個圖中查找效率高。

2GIS拓撲分析的應用局限

現有的GIS拓撲分析主要用于電力系統故障點查詢、停電范圍的查找、著色顯示等簡單分析功能,而不適用于電力系統網絡分析的潮流計算、無功優化、智能操作票專家系統等高級應用。網絡分析中所用到的拓撲描述方式與GIS對拓撲關系的描述方式并不完全相同。主要有以下幾點區別:1)在GIS系統中,其拓撲分析是基于空間連通性,分析的是將實體經過抽象之后的點、線、面之間的空間關系。而電網分析應用程序所用的數據是以描述電網模型為主,即主要描述電網結構和邏輯關系。2)GIS中的拓撲描述并不區分節點類型,對桿塔與線路端點等一般節點在拓撲分析的時候并不加以區分,而桿塔節點在網絡分析中是不需要的。3)GIS中的母線是用線實體來表示,而在網絡分析中所需的拓撲數據卻是節點號。因此,GIS構建的拓撲數據不能夠直接應用于網絡分析應用程序,應該通過一定的方法將以GIS方式描述的拓撲數據進行轉換。除了能夠提供地理空間分布信息數據外,還可以給出網絡分析用的元件參數,包括節點號、支路數據、節點數據等等,并對母線、連接線等零阻抗元件做正確的拓撲處理。

3基于GIS的電力網絡拓撲分析

電力網絡拓撲一般分為兩個基本步驟[1～3]:第一步是廠站的結線分析,也稱母線分析;第二步是系統網絡分析,分析整個系統的母線由支路連接成多少個子系統,也稱為電氣島分析。本文在GIS平臺上,按照網絡分析要求,定義了各元件的屬性表結構,對母線、開關和節點編號做了有效的處理,并依照拓撲的基本步驟和GIS的連通,形成了一種實用的基于GIS的電力網絡拓撲算法。

3.1拓撲實現的環境由于GIS系統具有龐大的空間數據庫系統,直接在上面進行拓撲分析必然會影響計算速度,而且,數據庫中有很多數據是電網網絡分析軟件不需要的,如前面提到的桿塔等。因此,本文在GIS上只加載與網絡分析所需數據相關的圖層,在此基礎上實現拓撲分析。利用GIS自身強大的功能,該平臺具有和外界接口的能力,與實際系統對接可以得到實時數據;與其他作圖軟件如AutoCAD等對接可以直接得到電網圖形及數據;與其他數據庫對接可以直接通過數據庫引擎技術將獲取所需的數據。

3.2元件屬性表結構GIS提供的實體屬性表中,含有地理空間信息及OID號。為滿足電力網絡分析軟件對其提供數據的要求,重新定義了電網中各網絡元件的屬性表。在原有的屬性表基礎上加入了網絡分析所需要的數據,如帶電狀態、型號等。各屬性表結構如表1所示。由給出的結構定義可以得到各元件的網絡參數,供網絡分析軟件使用。其中,帶電狀態可以用來進行著色顯示;型號用來獲取具體的參數,如在線路屬性表中,得到線路的型號和長度,結合標準線路參數,就得到了線路的阻抗值。為了程序能自動給出元件的網絡參數,定義了標準線路參數表和標準變壓器表,專門存放各種型號對應的參數。開關元件的關聯線路字段、負荷及電容器等元件的關聯節點字段都是用來存放元件拓撲關系數據的,線路、變壓器等都是支路,拓撲存放在“支路-節點關聯表”之中,其形成在節點編號處理中給出。

3.3母線的處理母線是節點的集合,按照電力系統的習慣將母線定義為線狀零阻抗實體,其上節點號碼均相同,包括連接線等線狀零阻抗實體都按照這種方式定義。對于由網絡開關造成的母線模型影響,采用了一種非常簡便實用的方法[3]。開關斷開后,母線分裂,分裂出一個或者多個母線,則新增母線編號排在初始母線最大編號之后;開關操作未造成母線模型的變化,或者開關閉合后,刪除一個或多個母線,母線合并,采用初始母線編號。這種處理方法,實現簡單,計算量小,效率高,適合用于開關操作頻繁的情況。

3.4開關的處理拓撲的主要任務是處理網絡中開關狀態變化所引起的接線變化,因此,開關在拓撲中的處理方式至關重要。GIS系統中,開關是圖2中的中間點,通過GIS拓撲中點與線的關系,分別與所連接的線路相關聯。當開關狀態發生變化時,對母線模型影響的拓撲處理過程如圖3所示。由開關變化的狀態來確定對母線模型的影響后,再按照上文對母線的處理方法更新受影響母線模型;然后,由與線路的關聯情況,通過GIS連通性分析可以迅速形成網絡結線。這個功能還可用于實現帶電模擬操作、查詢停電范圍等功能。

3.5節點編號按照GIS系統的連通性所得到的拓撲編號,即實體的標識號-OID號,具有很好的數據完備性,而且不需要人工輸入網絡原始編號信息。同時,連通性分析是對平臺上的整個網絡進行分析,和拓撲分析的第二個基本步驟有相同的作用,因此,獲得的OID號已經具有子系統的信息。應用程序只需要將OID號從圖庫中讀出,按照自己的要求對OID號重新編號即可。本文對編號的處理只需要簡單地將OID號變成從一開始的連續編號,無須進行復雜的編號工作。編號的簡要程序流程如圖4所示。其中所有OID號由GIS原始連通性自動給出;用GIS的鄰接關系判斷函數將線路和節點關聯,形成的關聯表為初始關聯表;用SQL語句將關聯表中節點號更新得到編號后的關聯表。當開關狀態發生變化,需要進行拓撲處理的時候,直接利用此表,拓撲速度將大大提高。超級秘書網

3.6算法的整體流程算法的整體流程簡圖如圖5所示。其中網絡拓撲初始分析包括初始廠站分析、初始母線分析;自動節點編號,形成節點-支路關聯表;進行初始連通性分析,得到了電氣島號。此處可以與實際的系統接口,也可以用于模擬操作。當開關狀態發生變化的時候,按照對母線的處理辦法,來確定對母線模型的影響。首先對開關狀態進行判斷,決定是否影響母線模型,對受影響的母線進行處理,然后根據支路-節點關聯表,進行連通性分析,相當于電氣島分析。分析的結果按照帶電與否進行著色,顯示于GIS系統之中,使拓撲的結果一目了然。整個過程均在開發的電網圖形平臺上進行,拓撲過程中,充分利用了GIS的連通性分析功能,使得整個過程簡單易行。

系統分析理論范文第5篇

關鍵詞:多徑;衰落信道;典型特征;仿真;多普勒效應

中圖分類號:TN915文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374 (2010)27-0063-02

無線信道中電波傳播特性非常復雜,有中、長波的地表面波傳播、短波的電離層反射傳播、超短波和微波的直射傳播以及各種散射波傳播等。無線信道中的干擾也是形式繁多、特征復雜,有由于信道畸變產生的碼間干擾,也存在由于頻率復用產生的同信道干擾和鄰信道干擾等。

1無線信道對信號的影響

信號在無線信道中傳播一般可歸結為反射、繞射和散射三種基本傳播方式,無線信號無論是在前向鏈路還是在反向鏈路的傳播,都會以多種方式受到物理信道的影響。由于無線信道的復雜性和時變性,信號通過無線信道時會受到各個方面的衰減損耗?？偟恼f來,信道對無線信號的影響可歸納為自由空間路徑損耗、陰影衰落和多徑衰落三種。

自由空間路徑損耗:一般路徑傳播損耗又叫衰耗,是指電波在空間傳播所產生的損耗,反映在宏觀大范圍(千米量級)空間距離上的接收信號電平平均值的變化趨勢。路徑損耗在固定的有線通信中也存在,不過它計算的是導線媒介中傳輸的衰耗,一般比在空間傳播的衰耗值要小些。

陰影衰落:陰影衰落主要是指電波在傳播路徑上受到建筑物阻擋所產生的陰影效應而產生的損耗,反映在中等范圍內(百米波長數量級)的接收信號電平平均值起伏變化的趨勢。這類損耗一般為無線傳播所特有的,而一般在統計規律上來看遵從對數正態分布,其變化率比傳送信息率要慢。

多徑衰落:多徑衰落又稱快衰落,反映在小范圍(十米波長以下數量級)接收電平平均值的起伏變化趨勢。其電平幅度一般遵從Rayleigh、Rice、Nakagami等概率分布,其變化速度比慢衰落快。快衰落又可分為空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落。

在無線信道中,有三種最重要的多徑衰落效應:信號強度在一段很小的傳播距離或時間間隔內快速變化產生的多徑衰落;不同路徑信號的多普勒頻移引起的隨機頻率變化以及多徑傳播時延擴展引起的多徑衰落效應。無線信道的多徑衰落會導致信號在不同維(時間、頻率、空間)的擴展,對無線通信信號具有明顯的影響。

2無線信道的分類

在移動通信系統中,無線信道通常是利用信道的統計特性來進行仿真和分析的。一般來說,移動信號在空間傳播中所經歷的衰落大體可以分成兩類,即大尺度衰落和小尺度衰落。

大尺度傳播模型是用來描述在一段較長的時間之內,信號所呈現的平均功率變化,而小尺度傳播模型則是描述信號在短時間之內,受到信道影響瞬間所產生的變化。小尺度傳播中的衰落是多徑傳播和多普勒頻移兩者作用的結果。多徑效應會造成各個路徑信號到達接收機時有不同的相位、振幅、與時間延遲,因此會產生信號的時散(Time Dispersion)效應與頻率選擇性衰落;多普勒效應則會產生信號的頻散(Frequency Dispersion)效應與時間選擇性衰落。根據信號多徑附加時延的大小,小尺度衰落又可以分為非頻率選擇性衰落(平坦衰落)和頻率選擇性衰落。另外,由于移動臺的移動性會導致接收到的信號產生多普勒頻移(頻率色散)。根據多普勒擴展的大小,信道又可以分為快衰落信道和慢衰落信道。

平坦衰落:一般來說,多路信號到達接收機的時間有先有后,即有相對時(間)延(遲)。如果這些相對時延遠小于一個符號的時間,則可以認為多路信號幾乎是同時到達接收機的。在這種情況下多徑效應不會造成符號間的干擾。這種衰落稱為平坦衰落,因為這種信道的頻率響應在所用的頻段內是平坦的。平坦衰落信道的條件可以概括為:

BS

式中,TS為信號周期,(信號帶寬BS的倒數);στ和BC分別是信道的時延擴展和相干帶寬。

頻率選擇性衰落:如果多路信號的相對時延與一個符號的時間相比不可忽略,那么當多路信號疊加時,不同時間的符號會重疊在一起,造成符號間的干擾。這種衰落稱為頻率選擇性衰落,因為這種信道的頻率響應在所有的頻段內是不平坦的。發生頻率選擇性衰落的條件可以概括為:

BS>BC或TS

通常,若TS

由于移動臺與基站之間的相對運動,或是由于信道路徑中物體的運動,會產生多普勒擴展,引起信道隨時間變化,產生信道的時變特性。根據發送信號與信道變化快慢程度的比較,也就是多普勒擴展,信道可以分為快衰落信道和慢衰落信道。理論上對何為快何為慢有嚴格的數學定義。

快衰落:當信道的相干時間比發送信號的周期短,且基帶信號的帶寬小于相關帶寬時,信道沖激響應在符號周期內變化很快,從而導致信號失真,產生快衰落,即

TS

式中TC為信道的相干時間,從頻域上可以看出,信號失真隨發送信號帶寬多普勒擴展的增加而加劇。

慢衰落:當信道上的相干時間遠遠大于發送信號的周期,且基帶信號的帶寬旦遠遠小于相干帶寬凡時,信道沖激響應的變化比要傳送的信號碼元周期低得多,此信道為慢衰落信道,即:

TS

在慢衰落信道中,可以認為信道參數在一個或多個信道碼元周期內是穩定的。

3多徑和多普勒效應

3.1多徑效應

無線通信中,發射端發射的電波經過無線時間色散信道的多徑傳播,到達接收端接收天線的不同路徑的電波具有不同的時延。如果無線信道的時間色散對接收信號的形狀沒有明顯的影響,亦即不同路徑時延差相對遠小于調制信息的符號持續時間,此時無線通信系統稱為窄帶系統,無線信道可以使用窄帶信道模型來描述,反之無線通信系統稱為寬帶系統,無線信道必須使用寬帶信道模型來描述。

在圖1中,τ0,τ1,…,τN-1即為不同路徑的到達時間,因為各條路徑的距離不同,所以到達接收機端的時間也各不同,因此產生多徑效應。它造成了接收信號在時域上的擴散,即時間色散。

3.2多普勒效應

由于移動臺與基站的相對運動,每個多徑波都經歷了明顯的頻移過程,這種現象稱為多普勒頻移,它與移動臺的運動速度、運動方向以及接收機多徑波的入射角有關。假設移動臺在長度為d、端點為X與Y的路徑上以速率v運動時,收到來自遠端源S發出的信號,如圖2所示。

無線電波在X與Y點上分別被接收時所走的路徑差為:

Δl=dcosθ=vΔtcosθ

式中,Δt為移動臺從X到Y所需的時間;θ為入射波的夾角,由于遠端距離很遠,可假設X,Y處的夾角是相同的。所以,由路徑差造成的接收信號相位變化值為:

Δφ=2πlλ=2πvΔtλcosθ

則多普勒頻移為:

fd=vλcosθ=fmcosθ

式中,fm為最大多普勒頻移。

從上式可以看出,若移動臺朝向入射波方向運動,則多普勒頻移為正(即接收頻率上升);相反,則多普勒頻移為負(接收頻率下降)。由于多徑分量經由不同的方向傳播到達接收機,從而造成接收機信號的多普勒擴散,增加了信號帶寬。

以正弦信號作為輸入,圖3,4現顯示了信號經歷多徑效應和多普勒效應后的表現,其中圖3的多普勒擴展較圖4的要小,可以看出信號的衰落隨著多普勒擴展的增大而加劇。

4總結

本文分析了無線通信信道的基本特征以及分類,并仿真分析了多徑效應和多普勒效應對信道以及信號的影響,為信道模型的建立和仿真提供了一定的借鑒。

參考文獻

[1] BELLO.P.A,Characterization of randomly time variant linear channels [J].IEEE Trans,Communications Systems,1963,11(4).

[2] CLARKE,R.H.A statistical theory of mobile radio reception [J].Bell Systems Technical Joumal,1968,47(6).