5.系统仿真机系统动力学方法new

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1、第五章系统仿真及系统动力学系统仿真概述系统动力学结构模型化原理基本反馈回路的DYNAMO仿真分析一.系统仿真概述（一）概念及作用1.基本概念所谓系统仿真（系统模拟），就是设计系统的计算机模型，并利用它进行实验，从而了解系统的行为或评估系统运用的各种策略的过程。仿真是建立在模型基础上的。实际系统+模拟条件系统模拟+实际环境系统模型+模拟环境利用计算机进行实验研究和分析一.系统仿真概述（一）概念及作用2、系统仿真的实质是一种数值方法。对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解时，仿真技术能有效地来处理。是一种人为的实验手段。仿真实验不是

2、依据实际环境，而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境。仿真结果的正确性取决于模型和输入数据是否能够正确反映现实系统。对系统状态在时间序列中的动态描述。可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。电子计算机是系统仿真的主要工具。一.系统仿真概述（一）概念及作用3、仿真的一般步骤定义问题1、环境；2、目标；3、特性制定仿真模型模型正确吗？设计仿真实验仿真运行并分析数据停止是否一.系统仿真概述（一）概念及作用4、系统仿真的作用仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的

3、唯一令人满意的方法。对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。设计新系统的评价通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析。通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。对现有系统进行检验一.系统仿真概述（二）系统仿真方法1.仿真方法分类系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型和量化分析模型，并将其转换为适合在计算机上编程的仿真模型，然后对模型进行仿真实验。由于连续系统和离散(事件)系统所用数学模型有很大差别，所以系统仿真方法基本上分为两大

4、类：连续系统仿真方法：可用微分方程或状态空间方程来描述。离散系统仿真方法一.系统仿真概述（二）系统仿真方法2.蒙特卡洛法（适用于静态离散系统的仿真）基本思路：运用一连串随机数来表示一项随机事件的概率分配，然后将任意取得的随机数从该项概率分配中获得随机变量值。例：某商店为估算每天的平均营业额，对商店每天接待顾客数和每位顾客的购货金额作了100天的统计如下表1、表2所示：每天接待顾客人次30-3940-4950-5960-6970-79以上发生天数52540282表1某商店每天接待顾客数统计表每天接待顾客人次概率随机数30-3940-4950-5960-69

5、70-79以上0.050.250.400.280.0201-0506-3031-7071-9899-00表1.1每天接待顾客人次概率分布表及随机数取值每位顾客购买金额人次10-1920-2930-3940-4950-59以上发生天数403015105表2每位顾客购买金额统计表每位顾客购货金额概率随机数10-1920-2930-3940-4950-59以上0.400.300.150.100.0501-4041-7071-8586-9596-00表2.1每位顾客购货金额概率分布表及随机数取值一.系统仿真概述（二）系统仿真方法取随机数的方法很多：随机数表法随机

6、数发生器利用数学方法产生随机数一.系统仿真概述（二）系统仿真方法2.蒙特卡洛法（适用于静态离散系统的仿真）应用（寻求最优库存控制策略问题）某企业为改善库存管理，对某些较为贵重的原材料加强库存控制，以达到降低库存总费用的目的。已知：该材料的需求量和订购该材料后的到达时间均属随机变量。不同的库存策略每周库存总费用也是不同的，即使是相同的库存策略，由于有关参数值选取不同（每周消耗量等），也会使库存总费用有所不同。一.系统仿真概述（二）系统仿真方法2.蒙特卡洛法（适用于静态离散系统的仿真）应用（寻求最优库存控制策略问题）S——表示订货点（常数）Q——每次订货量，

7、是一常数参数T——表示到货时间（是一随机变量）已知：库存总费用由三部分构成：C1——单位库存费用（元/周）C2——一次订货费用（元/次）C3——单位缺货损失费用（元/单位）问题：如何确定订货点S的水平，订货批量Q和初始库存量Q0，从而使库存总费用为最小。分析：S↑，则库存费用C1↑；S↓，则缺货损失费用C3↑Q↑，则库存费用C1↑；Q↓，则缺货损失费用C3↑订货点ST交货周期Q订货量一.系统仿真概述（二）系统仿真方法2.蒙特卡洛法（适用于静态离散系统的仿真）应用（寻求最优库存控制策略问题）根据以往经验，制定了五种不同参数（S,Q,Q0）的方案：订货方案订

8、货点S订货批量Q初始库存量123451515152025201510201520