第三章?系統及其設計?3.1?系統及其特性授課教師：合肥市第一中學?湯磊走進情境??????

疫情期間，為了盡量避免接觸，家長不能進入校園，看著返校日校門口同學們手上的大包、小包。你是否想到嘗試去設計一款能幫助他們完成從校門口到宿舍樓進行物資運送的智能車，以減輕他們的負擔？任務一??研究自動小車系統???????孫宇同學萌發了設計物資運送智能車設想后，他查閱了一些常見的自動小車資料，分析小車特點，為了更好研究，購買了一款小車，希望從中找到解決問題的辦法。問題1:?自動小車有哪些部分組成？這些部件的功能分別是什么？如何實現自動行走的功能的？問題2:?自動小車構成了一個系統，你是怎么理解系統的？???系統是由相互聯系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體。問題3:?構成一個系統需要具備什么樣的條件？1.至少要有兩個或者兩個以上的要素（部分）才能組成系統；2.要素（部分）之間相互聯系、相互作用、按照一定方式形成一個整體；3.這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。??????????孫宇同學發現，某些智能小車功能和自己要設計的自動物資運送小車要實現的功能相似，于是就向校科技輔導員借了一輛智能小車進行研究。問題3:?該智能小車系統還可不可以繼續細分了？問題4:?可以分成哪些子系統？相互關系如何？在不同路面均能正常行駛行駛子系統校園物資運送智能車傳感子系統控制子系統控制行駛獲取、感知周圍信息相互作用、相互制約校園物資運送智能車的主要子系統相互關系任務二??辨析系統的基本特性探究車輪對于行駛功能的影響整體性車輪的數量和款式對小車行駛性能有重要影響。輪子數量和結構造型發生變化會引起行駛功能發生變化。要素對系統的整體功能的實現有一定影響。7一、整體性整體性是系統最基本的特性，也是觀察和分析系統最基本的思想和方法。小車的組成部分能否實現系統的整體功能？

任何一個要素不能離開整體去研究和分析，要素間的聯系和作用也不能脫離整體的協調去考慮。

不能離開整體去分析系統中的任何一個組合部分。

系統的任何一個要素發生變化或出現故障，都會影響其他要素或整體的功能發揮。8思考如果系統的某一要素或部分對系統的整體功能的實現沒有任何作用，是否可以將該要素或部分去掉？9案例分析探究車輪款式與能耗的關系相關性車輪款式和重量對小車能耗有重要影響。麥輪小車爬坡能力強，可平移，能耗消耗快。四輪小車爬坡能力較差，轉向靈活且節能。10

10二、相關性相關性是指組成系統的各要素之間或系統整體與部分之間的相互作用、相互聯系。能否舉例說說小車運行過程中，如何體現系統的相關性？小車行走時，超聲波傳感器檢測障礙物距離信息，將障礙物信息傳給單片機，單片機將控制驅動車輪的電機轉動，實現轉彎、前進等動作。11

1111思考小車行駛中，希望滿足以下要求：1.上坡動力足夠，不打滑2.能穿越不同路面交界處縫隙3.能耗水平低，單次充電行駛路程長4.在不太平整的地磚路面上能平穩行駛，在較光滑的瓷磚地面上急轉彎時不打滑要實現不同路段的行駛要求，使得小車具有良好的環境適應性，你認為應該選用哪一款小車？理由？A.三輪二驅

B.四輪二驅

C.四輪四驅

D.履帶12三、環境適應性一個系統與其所處的環境之間通常都有物質、能量和信息的交換，外界環境的變化會引起系統功能和系統內各部分相互關系的變化。系統只有具有對環境的適應能力，才能保持和恢復系統原有的特性。13思考系統的邊界，既是區分系統與其環境之間的一定界線，又是系統與其環境相互作用的重要中介環節。系統的邊界突出體現著系統的復雜性，以及系統與環境間關系的復雜性。邊界宏觀上相對確定，微觀上是相對不確定的。不斷調控和環境變化，導致具有復雜的相互作用機制（模糊性、不確定性）14四、目的性任何系統都具有某種目的，都要實現一定的功能。設計和分析一個系統時，必須事先弄清其目的，否則就無法構成一個良好、有序的現實系統。當系統存在多個目標時，要從整體協調的角度出發尋求平衡，以獲得整體上的最佳效果。15思考該小車系統的目的是什么?行駛穩定、續航時間長、經久耐用，性能穩定等小車運行時間長了，電池的蓄電量逐漸衰減，并伴有發熱現象，體現了系統的什么特性？16五、動態性任何系統都是一個動態的系統，處在運動變化和發展之中。系統在時間上是有序的，在狀態上也隨著時間的變化而變化，系統在運行中既要從其環境中輸入信息和物質，又要不斷向其環境輸出新的信息和物質。運用系統的動態觀點，有助于使我們不僅看到系統的現狀，而且看到系統的變化和發展，從而預測系統的將來，掌握系統的發展規律。17思考有沒有不具有動態性的系統？為什么？動態性和環境適應性有何區別？18課堂小結系統的含義系統的基本組成系統的基本特性整體性?動態性相關性目的性