3.3 系统设计的优化与实现 课件(23张PPT)-2023-2024学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》

(课件网) 任务一：优化系统设计的方案 任务二：实现校园雨水收集和利用系统的设计方案 一、系统设计的优化与实现 走进情境 针对校园雨水的收集与利用系统。同学们通过系统的设计分析与讨论，基本形成了多个比较成熟的设计方案。如何让系统能更好满足学校实际需求且加工制作过程简单，为此同学们展开了讨论。 任务一 优化系统设计的方案 任务一：优化系统设计的方案 案例：农作物种植系统的优化———农业间作套种 约束条件 目标 根据农作物的生长特性、天气、气候等，利用农作物生长的季节差、时间差，把相同或不同类的农作物种植在一起，有“麦、棉、菜”“麦、瓜、棉、玉米”等多种套种模式供选择，实现增产、增收，提高土地利用率。 某地区因地制宜地选择了“麦、棉、瓜、红薯”的套种模式，在正常天气条件下，按照套种的技术要求操作，夏季可收小麦350-400千克/亩、红薯2500千克/亩、无籽西瓜5000千克/亩，秋季产籽棉225千克/亩，平均每亩收入超过3000元，比原先提高了近五成。 目标的体现：土地单位面积农作物收益总和 任务一：优化系统设计的方案 果园套种蔬菜 玉米套种大豆 任务一：优化系统设计的方案 【系统优化】在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。 优化的目标 最小成本获得最大利润 最少能耗生产更多产品 单位面积上收获更多的作物 最短时间掌握更多的知识 任务一：优化系统设计的方案 影响因素：对系统的目标函数产生显著影响，并且可以认为调节的因素。 约束条件：对系统优化产生限制作用，并且不可人为调节的因素 如：农作物的生长特性、天气、气候等因素 如：套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等 【案例分析】P92———利润问题 任务一：优化系统设计的方案 【最优解与满意解】 通常，我们通过优化的目标与决策变量之间的关系(数学模型)，计算出目标值。所得到的就是最优解，对有些问题，如果我们不能确切地描述目标函数，则可以通过定性的估计或推断，得到较为满意的解(也称满意解)。 任务一：优化系统设计的方案 任务一：优化系统设计的方案 系统优化的方法是多样的，有的运用数学模型求解，有的通过科学估算、试验等方法实现。 优化的步骤 第一，明确优化的问题，并收集相关资料； 第二，建立目标函数及有关的约束条件，分析模型； 第三，选择最合适的优化方法； 第四，获得优化方案，验证并实施。 进行系统优化应考虑的三个要素素 目标与目标函数 目标与收益总和之间的关系；用数学公式或图表等描述目标与收益的关系。 约束条件 对目标函数起限制作用，不能人为调节 影响因素 对目标函数产生影响，可人为调节。 任务一：优化系统设计的方案 无论什么方法都需要经过若干次完善和验证。 马上行动： 阅读P98马上行动，对校园雨水的收集和利用系统的三个方案进行优化，并完成以下任务。 任务一：优化系统设计的方案 任务一：优化系统设计的方案 方案1 任务一：优化系统设计的方案 方案2 任务一：优化系统设计的方案 方案3 任务二 实现校园雨水收集和利用系统的设计方案 系统设计的实现：包括设计方案的呈现和模型或原型的制作与测试。 任务二：实现校园雨水收集和利用系统的设计方案 是在系统设计分析的基础上，对所提出的多个方案进行比较、权衡和优化，最终形成满足预定目标的最佳系统及其物化的过程系统设计的实现应包括设计方案的呈现和模型或原型的制作与测试。 任务二：实现校园雨水收集和利用系统的设计方案 阅读P103马上行动，完善在第二节内容中为这所学校设计一套雨水收集与利用系统，并对洗手池用水进行收集和利用。画出简图，并配以文字说明。 ... ...