1 系統(tǒng)工程（Systems lngineering）

系統(tǒng)工程是組織和管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法，對所有系統(tǒng)都具有普遍意義。

這里要明確的是，系統(tǒng)工程屬于技術(shù)范疇，應(yīng)用的對象是系統(tǒng)，它被用來組織管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有我們希望的功能，這項(xiàng)技術(shù)不同于其它技術(shù)的最明顯特點(diǎn)，在于它是軟技術(shù)。

系統(tǒng)工程用搞工程的辦法搞組織管理，把要組織和管理的事物，用概率、統(tǒng)計(jì)、運(yùn)籌和模擬等方法，經(jīng)過分析、推理和綜合，建成某種系統(tǒng)模型，進(jìn)而以最優(yōu)化的方法，求得系統(tǒng)最佳結(jié)果。亦即經(jīng)過工程的過程，使系統(tǒng)達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、能協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的最優(yōu)效果。

2 控制論（Cybernetics）

機(jī)器的自動控制或動物在自然界的活動，都可以看成是其本身各組成部分之間信息的傳遞過程，控制論就是研究動物、人類、機(jī)器等各種系統(tǒng)內(nèi)部的控制和通信的一般規(guī)律的學(xué)科。它研究控制過程的數(shù)學(xué)關(guān)系，而不涉及過程內(nèi)在的物理、化學(xué)、生物或其它方面的現(xiàn)象。控制論完全撇開了對象的物質(zhì)和能量的具體形態(tài)，著眼于以信息概念作為分析和處理各種復(fù)雜問題的基礎(chǔ)，并以此來研究整個系統(tǒng)的控制與信息功能。

目前，在系統(tǒng)工程中應(yīng)用的控制論主要指工程控制論，通常，控制論可以分為古典控制論和現(xiàn)代控制論?，F(xiàn)在，有人把大系統(tǒng)理論稱做第三代控制論。

應(yīng)用控制論的目的，主要是運(yùn)用數(shù)學(xué)方法合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使其滿足各項(xiàng)目標(biāo)要求，達(dá)到最優(yōu)化。

3 線性系統(tǒng)（Linear system）

可用線性微分方程來描述的系統(tǒng)，稱為線性控制系統(tǒng)，簡稱線性系統(tǒng)，線性系統(tǒng)的一個最重要的性質(zhì)就是可以應(yīng)用迭加原理，即幾個擾動或控制信號同時作用于系統(tǒng)上時、其總效果等于每個信號單獨(dú)作用所引起的效果之總和。自然界中真正的線性系統(tǒng)是不存在的，即便對所謂的線性系統(tǒng)來說，也只是在一定的工作范圍內(nèi)才保持真正的線性關(guān)系。線性系統(tǒng)一般可通過系統(tǒng)的線性規(guī)劃模型來優(yōu)化。

4 非線性系統(tǒng)（Non-linear system）

包含有本質(zhì)非線性元件的系統(tǒng)叫做非線性系統(tǒng)。迭加原理對這種系統(tǒng)不適用。

許多機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等，在變量之間都包含著非線性關(guān)系。為獲得解析解，首先略去某些對系統(tǒng)影響不大的因素，將系統(tǒng)的非線性模型在一定的工作范圍內(nèi)用近似的線性數(shù)學(xué)模型來代替，并用線性解析方法分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

5概率統(tǒng)計(jì)方法（Probability statistics method）

從數(shù)量方面研究對象的偶然性與必然性關(guān)系，并應(yīng)用概率論的結(jié)果，通過樣本了解和判斷總體的統(tǒng)計(jì)特性。這兩種方法統(tǒng)稱為概率統(tǒng)計(jì)方法。

概率論方法是從數(shù)量角度來研究大量的隨機(jī)現(xiàn)象，并從中獲得這些現(xiàn)象所服從的規(guī)律。也就是利用數(shù)學(xué)的方法描述某個事件發(fā)生的可能性，從而進(jìn)行合理的控制。

統(tǒng)計(jì)方法是用以研究獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和歸納數(shù)據(jù)的一種方法。主要是用來研究如何安排實(shí)驗(yàn)和抽樣，才能進(jìn)行更有效的統(tǒng)計(jì)分析；如何根據(jù)觀察和實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，獲得反映對象發(fā)展規(guī)律在具體時間、地點(diǎn)和條件下的數(shù)量表現(xiàn)。

6 最優(yōu)控制理論（Optimization control theory）

最優(yōu)控制理論是研究什么是最優(yōu)化控制和最優(yōu)化控制方法的理論和方法。

最優(yōu)控制是控制論的核心，就是自動地有目的地把控制對象的狀態(tài)導(dǎo)致最優(yōu)狀態(tài)，用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的控制。在最優(yōu)控制中，系統(tǒng)受到控制，使評價系統(tǒng)指數(shù)達(dá)到極大或極小。動態(tài)系統(tǒng)中，以系統(tǒng)對干擾的響應(yīng)時間和超調(diào)量為評價指數(shù)，也有以自乘平均誤差為評價指數(shù)的。生產(chǎn)管理系統(tǒng)則以成本、產(chǎn)品質(zhì)量和效率為評價指數(shù)。

最優(yōu)控制方法大體上有試行法和模型法兩種。前者，直接利用控制對象的輸出以試行的方式進(jìn)行最優(yōu)化；后者，利用控制對象的數(shù)學(xué)模型預(yù)先計(jì)算最優(yōu)值，然后根據(jù)這個最優(yōu)值給定控制對象的操作變量，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。

7 自適應(yīng)控制系統(tǒng)（Adaptive control system）

適應(yīng)是生物的一個基本特征，因?yàn)樯锟偸瞧髨D在變化著的自然環(huán)境條件下維持生理上的平衡。自適應(yīng)控制是指，能在外界條件變化和有干擾的環(huán)境中，參考生物的適應(yīng)能力建立一種能同樣行動的控制。此系統(tǒng)能連續(xù)自動地測量對象的動態(tài)特性，依此與希望的動態(tài)特性進(jìn)行比較，并利用差值來改變系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù)或產(chǎn)生一個控制信號，從而保持環(huán)境不論如何變化，系統(tǒng)性能都是最佳的。自適應(yīng)控制系統(tǒng)具有自行組織的特性，包括三個基本動作：識別對象的動態(tài)特性；在識別對象的基礎(chǔ)上采取決策；根據(jù)決策指令改變系統(tǒng)動作。目前，把凡是能自動調(diào)整控制系統(tǒng)中控制器參數(shù)或控制規(guī)律的系統(tǒng)均稱為自適應(yīng)控制系統(tǒng)。

8 模糊理論（Fuzzy theory）

從數(shù)量上對模糊不清的概念進(jìn)行研究，通過定量分析判斷其性質(zhì)，從而使模糊概念清晰化。這種方法稱做模糊數(shù)學(xué)方法，又稱模糊理論。數(shù)學(xué)和模糊本來是不能相容的。數(shù)學(xué)一直是排斥模糊性的科學(xué)，數(shù)學(xué)中的概念必須有明晰的內(nèi)涵和外延，推理要嚴(yán)謹(jǐn)，結(jié)論和判斷不能模棱兩可，不能含混不清?？墒?，在社會生產(chǎn)中，有大量模糊不清的概念存在著，如高、矮、胖、瘦等，都沒有絕對的界限。問題在于人們認(rèn)識和判斷事物的概念往往不是絕對的肯定或絕對的否定，就是說概念的內(nèi)涵有一定靈活性，外延是不明晰的。這種模糊性不僅不會給人們帶來不方便，有時反而有助于人們很快抓住主要特征并作出正確的判斷。目前，用模糊集合描述模糊現(xiàn)象，這是一個處理模糊現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方法。

模糊數(shù)學(xué)的主要目標(biāo)是探索和更加接近人類大腦實(shí)際功能的處理事物的模糊方法，也就是要研究出一種數(shù)學(xué)推理邏輯，能使機(jī)器象人一樣，只有極少的模糊信息，便得出相當(dāng)準(zhǔn)確或足以近似的結(jié)論。模糊數(shù)學(xué)理論已應(yīng)用于語言學(xué)、人工智能、信息檢索、圖像識別等方面。

9 系統(tǒng)識別理論（system identification theory）

系統(tǒng)識別理論是認(rèn)識系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)與環(huán)境之間相互作用和在線測定系統(tǒng)狀態(tài)的理論與方法。對于復(fù)雜系統(tǒng)，特別是社會系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)，開發(fā)階段要識別；對于自適應(yīng)控制系統(tǒng)，還要求在線檢測和識別。從數(shù)學(xué)角度來說，識別問題也是最優(yōu)化問題。識別方法，除了按輸入——輸出關(guān)系測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)以外，還要通過測量來確定其周圍環(huán)境的特性，識別理論的研究內(nèi)容包括：①識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有解釋性結(jié)構(gòu)模型法、開發(fā)決策實(shí)驗(yàn)室法和系統(tǒng)開發(fā)的計(jì)劃程序等方法；②過程識別，對于自動控制系統(tǒng)、應(yīng)掌握輸入和輸出信號的變化、控制對象狀態(tài)變化以及過程動態(tài)特性的變化。有脈沖響應(yīng)法、相關(guān)法和頻率響應(yīng)法等；③在線識別的研究。

10 大系統(tǒng)理論（Theory of large scale system）

用以提高那些規(guī)模很大、結(jié)構(gòu)很復(fù)雜、影響因素很多、經(jīng)濟(jì)意義重大的系統(tǒng)經(jīng)營、管理、操作運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效果的理論，稱為大系統(tǒng)理論。

大系統(tǒng)理論是在控制論、信息論、運(yùn)籌學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上形成的綜合性理論。所有研究的問題，主要是大系統(tǒng)的最優(yōu)化，就是按照整個系統(tǒng)的最優(yōu)化指標(biāo)和整個系統(tǒng)與各子系統(tǒng)之間的關(guān)系以及各子系統(tǒng)之間的關(guān)系，最優(yōu)地分配各子系統(tǒng)的指標(biāo)，并以此控制各子系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)最優(yōu)。另外，還有大系統(tǒng)建模、仿真、分析，大系統(tǒng)的信息傳遞、處理以及系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì)的研究等。

當(dāng)前采用的方法，一般是把整個系統(tǒng)根據(jù)可能分析的條件分解為若干階層的子系統(tǒng)，建立子系統(tǒng)與整個系統(tǒng)以及各子系統(tǒng)之間的關(guān)系，再根據(jù)這些關(guān)系對整個系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合，研究整個運(yùn)動系統(tǒng)的規(guī)律。

11 自動控制理論（Autocontrol theory）

自動控制，就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制器使生產(chǎn)過程或被控制對象的某一物理量準(zhǔn)確地按照預(yù)期的規(guī)律運(yùn)行。所有自動控制系統(tǒng)，盡管它們的結(jié)構(gòu)和功能各不相同，但它們有共同規(guī)律，即它們都是一個或一些被控制的物理量按照另一物理量，即控制量的變化而變化，或保持恒定。一般地說，如何使被控制量按照給定量的變化規(guī)律變化，就是自動控制理論所要解決的問題。

在自動控制理論中包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩部分。前者主要考慮的僅僅是輸入、輸出和誤差信號，對于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析完全是建立在輸入—輸出關(guān)系，即傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上，它對于單輸入和單輸出系統(tǒng)十分有效，后者是建立在狀態(tài)概念之上的，適用于更復(fù)雜的多輸入—多輸出控制和時變系統(tǒng)。

12 信息論（Information theory）

信息論是控制論的基礎(chǔ)，是一門應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來研究信息處理和信息傳遞系統(tǒng)中一般規(guī)律的科學(xué)。它研究存在于通訊和控制系統(tǒng)中信息處理、信息傳遞的共同規(guī)律，以及如何提高各傳輸系統(tǒng)的有效性和可靠性的一門通訊理論。這一理論又稱狹義信息論?，F(xiàn)在又發(fā)展成一種廣義信息論，它是利用狹義信息論來研究一切問題的理論。

信息理論包括以編碼為中心的信息理論、以信號為主要對象有信息理論和以計(jì)算機(jī)為中心的基本信息理論。

13 運(yùn)籌學(xué)（Operations research）

運(yùn)籌學(xué)是一門運(yùn)籌帷幄的科學(xué)，是用科學(xué)的數(shù)量化方法來研究系統(tǒng)的最優(yōu)化管理的數(shù)學(xué)理論。

運(yùn)籌學(xué)的特點(diǎn)是合理的籌劃和最佳的運(yùn)用。它從全局的最優(yōu)目標(biāo)出發(fā)分析、處理和解決問題；或在給定的物質(zhì)條件下，對系統(tǒng)作出合理的籌劃和有效的運(yùn)用，最大限度的挖掘潛力，以達(dá)到用最少費(fèi)用取得最大效果的目的。

運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)的具體程序是：收集資料、歸納問題；建立系統(tǒng)模型；求解模型；檢驗(yàn)、評價模型的解；應(yīng)用模型的解，作出正確的決策。

運(yùn)籌學(xué)的主要分支包括博奕論、決策論、排隊(duì)論、規(guī)劃論、線性規(guī)劃等。

14 線性規(guī)劃（Linear programming）

線性規(guī)劃是研究在線性約束條件下，使一個線性目標(biāo)最優(yōu)化的數(shù)學(xué)理論和方法。線性規(guī)劃模型的特點(diǎn)是約束條件可表示為線性等式及不等式，目標(biāo)函數(shù)表示為線性函數(shù)，只求一組單一的變量值。線性規(guī)劃求解模型的方法，有圖上作業(yè)法，表上作業(yè)法，單純形法等。在許多系統(tǒng)管理的項(xiàng)目中，應(yīng)用線性規(guī)劃的數(shù)學(xué)理論和方法，能夠合理地處理由人員、設(shè)備、物資、資金、時間等要素所構(gòu)成的系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃問題。因此它廣泛應(yīng)用于經(jīng)營計(jì)劃，交通運(yùn)輸、工程建設(shè)、能源分配、生產(chǎn)安排等方面。

15 非線性規(guī)劃（Non-Linear programming）

在管理工作中，常常碰到如何恰當(dāng)?shù)匕才庞扇?、設(shè)備、材料、資金、時間等因素構(gòu)成的系統(tǒng)，以便最佳地實(shí)現(xiàn)預(yù)定工作任務(wù)的問題。用數(shù)學(xué)語言表達(dá)出來，就是在一定約束條件下尋求目標(biāo)函數(shù)的極值問題。非線性規(guī)劃是研究目標(biāo)函數(shù)或約束條件的變量關(guān)系不全是線性的各種數(shù)學(xué)規(guī)劃問題的理論和方法。

非線性規(guī)劃的解法有裴波那契法、黃金分割法、切線法、拋物線逼近法、最速下降法、共軌梯度法、變尺度法、步長加速法、單純形法等。

非線性規(guī)劃比線性規(guī)劃應(yīng)用的范圍窄，難度大。在工程設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)的許多定量問題均可應(yīng)用。

16 動態(tài)規(guī)劃（Dynamic programming）

將系統(tǒng)進(jìn)行過程分為相繼的階段，而在每個階段都要作出決策過程，這就叫做多階段決策過程。多階段決策過程的每一段的結(jié)束狀