系统建模基本知识汇总ppt课件.ppt

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1、第五章系统建模第一节系统建模的基本概念第二节结构建模第三节系统模拟模型第一节系统建模的基本概念一、模型的概念1、实际系统实际系统是所关注的现实世界的某个部分，具有独立行为规律，是相互联系又相互作用的对象的有机组合。可能是自然的或人工的、现存的或未来所计划的。一个系统一般包括三个要素：实体、属性和活动。系统研究要划分系统边界，主要取决于系统研究的目的。2、模型与建模模型是采用某种特定的形式对实体的特征要素、相关信息和变化规律的表征和抽象。系统模型是现实系统的描述、模仿或抽象，用以简化地描述现实系统的本质属性。模型只用于反映实体的主要本质，而不是全部。通过对模型的研究

2、，方便掌握实体本质。对同一个系统根据不同的研究目的，可以建立不同的系统模型。模型的特征：（1）模型是实际系统的合理抽象和有效模仿；（2）由反映系统本质的主要因素构成；（3）表明有关因素之间的逻辑关系或定量关系。系统模型反映实际，又高于实际，在建模时，要兼顾现实性和易处理性。建模是将实际系统进行抽象的过程，主要研究实际系统与模型之间的关系。建模主要包括两方面内容：第一，建立模型结构，第二，提供数据。现实系统现实系统的描述、分析和抽象模型分析抽象解释现实系统与模型系统建模就是研究各组成部分之间关系和系统运行机理的重要方法。建立模型是系统分析的一个重要环节，一个合适的系

3、统模型不仅是对系统认识的进一步深化，而且也是实现系统优化的重要途径。3、系统建模的意义建立模型的目的是根据系统目标，描述系统的主要构成要素、分析各个构成要素之间的联系、研究系统和环境之间的信息传递关系以及明确实现系统目标的约束条件等。人们使用系统模型主要基于以下五个方面的考虑：（1）系统开发的需要。（2）经济上的考虑。（3）安全性、稳定性上的考虑。（4）时间上的考虑。（5）系统模型容易操作，分析结果易于理解。4、系统模型的分类按形态可将模型分为实体模型（又称形象模型）和抽象模型。抽象模型可以分为数学模型、图形模型、计算机程序和概念模型。形象模型可分为模拟模型和实物

4、模型。模拟模型：用物理属性来描述系统。目的是用一个容易实现控制或求解的系统替代或近似描述一个不容易实现控制或求解的系统。实物模型：原系统的放大或缩小。分为实体模型和比例模型。抽象模型是指用数字、字符或运算符号等非物质形态来描述系统的模型，没有具体的物理结构。特点：只是在本质上与系统相似，但从模型上看不出系统原型的形象。数学模型是指用字母、数字和各种数学符号来描述系统的模型。图形模型指用少量文字、不同形式的直线和曲线所构成的图和表来描述系统结构和系统机理的模型。计算机程序是一类用来描述系统和对系统的动态行为进行研究的特殊模型。概念模型是通过人们的经验、知识和直觉形成

5、的。二、系统建模方法1、建立模型的原则（1）模型要有代表性，要能反映实际系统本质特征（2）模型要符合一定的假设条件（3）模型的规模、难度要适当（4）模型要保证足够的精度，要有指导意义（5）尽量采用标准化的模型和借鉴已有成功经验的模型。2、建立模型的步骤（1）提出建立模型的目的，“为什么要建模？”（2）提出要解决的具体问题，“解决哪些问题？”（3）构思所要建立的模型，“建一些什么样的模型？”（4）收集有关资料，“模型需要哪些资料？”（5）设置变量和参数，“有哪些变量和参数？”（6）模型具体化，“模型的形式是什么？”（7）检验模型的可信性，“模型正确吗？”（8）将模型

6、标准化，“通用性如何？”（9）编制计算机程序，运行模型。3、常用的建模方法（1）推理法（2）实验法（3）统计分析法（4）混合法第二节结构模型一、基本概念1、结构模型的特性结构模型就是描述系统各实体之间的关系，以表示一个作为实体集合的系统模型。结构模型就是应用有向连接图来描述系统各要素间的关系，以表示一个作为要素集合体的系统模型。用S={S1，S2，…，Sn}表示实体集合，Si表示实体集合中的元素（实体），R={（x，y）︳W（x，y）}表示在某种关系下实体间的关系值的集合，那么集合S和定义在S上的元素关系集合R就表示系统在关系W下的结构模型，记为{S，R}。结构模

7、型可以用有向连接图和矩阵来描述。结构模型的特性：（1）结构模型是一种图形模型（几何模型），用有向连接图表示。（2）结构模型是一种定性为主的模型。（3）结构模型可以用矩阵形式描述，从而使得定量与定性相结合。（4）结构模型比较适宜于描述以社会科学为对象的系统结构的描述。2、邻接矩阵及其特性邻接矩阵（AdjacencyMatrix）：是表示顶点之间相邻关系的矩阵。图的基本矩阵表示，描述图中各节点两两间的关系。邻接矩阵的特性：（1）汇点：矩阵A中元素全为零的行所对应的节点。（2）源点：矩阵A中元素全为零的列所对应的节点。（3）对应每节点的行中，元素值为1的数量，就是离开该

8、节点的有向