第四章 系统仿真及系统动力学方法ppt课件.ppt

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1、第四章系统仿真及系统动力学方法系统仿真概述系统动力学原理及方法系统动力学结构模型化原理DYNAMO仿真分析Vensim软件第一节系统仿真概述一、系统仿真的概念根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程，且具有一定逻辑关系或数学方法的仿真模型，据此进行实验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。二、系统仿真的实质1、一种对系统问题求数值解的计算机技术。2、一种人为的实验手段3、可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。三、系统仿真的基本方法建立系统的结构模型和量化分析模型，并将其转

2、换为适合在计算机编程的仿真模型，然后对模型进行仿真实验。仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型仿真模型实际问题实际问题建立模型抽象仿真实验仿真实验转换结构模型量化模型适合计算机编程解决提问法、头脑风暴法…Vensim_PLE软件仿真系统仿真方法的分类：由于连续系统和离散（事件）系统的数学模型有很大差别，所以系统仿真方法基本上分为两大类，即连续系统仿真方法和离散系统仿真方法。连续系统是指系统中的状态变量随时间连续变化的系统。其模型主要描述每一实体的变化速率，通常由微分方程组成。基本思想：

3、将用微分方程所描述的系统装变为能在计算机上运行的模型，然后进行编程、运行或其他处理，以得到连续系统的仿真结果。离散系统是指系统状态变量只在一些离散的时间点上发生变化的系统。建立离散系统仿真模型步骤：画出系统的工作流程图；确立“到达”模型、“服务”模型和“排队”模型；编制描述具体系统活动的运行程序并在计算机上进行仿真实验。例如排队系统和库存系统。第二节系统动力学原理及方法一、系统动力学概述系统动力学的出现始于上个世纪50年代末，其创始人为美国麻省理工学院的Forrester教授。IndustrialDynamics(ID)工业动力学Sy

4、stemsDynamics(SD)系统动力学第二节系统动力学原理及方法一、系统动力学概述系统动力学（SD）目的在于综合控制论、信息论和决策论的成果，以计算机为工具，分析研究信息反馈系统的结构和行为。二、系统动力学（SD）的研究对象研究对象——社会或经济系统系统结构特点：决策性——具有决策环节（人、信息）自律性——具有反馈环节非线性——多样性，复杂性三、系统动力学（SD）的原理及特点1、SD的基本原理流（行动）b)信息水准变量速率变量（系统状态）（决策函数）系统状态信息决策行动a)三、系统动力学（SD）的原理及特点1、SD的基本原理四个

5、基本要素———状态（水准）、信息、决策（速率）、行动（实物流）两个基本变量———水准变量（Level）、速率变量（Rate）一个基本思想———反馈控制三、系统动力学（SD）的原理及特点2、SD的特点（1）多变量。两种基本变量、五到六种变量。（2）定性分析与定量分析相结合。结构模型（流图）和数学模型（DYNAMO方程）相结合。（3）以仿真实验为基本手段和以计算机为工具。（VENSIM软件）四、SD应用举例库存控制系统企业某产品的库存量需要科学的预测和控制，合理的订货可以确保库存量的稳定。已知该产品2014年1月的库存量为1000件，订货

6、调整时间为5天，期望库存量为6000件，我们来预测未来12个月的库存变化情况。四、SD应用举例库存控制系统库存量------------订货（状态）（决策）库存差=期望库存-当前的库存量库存差因果关系图流图Time(Month)"库存量（件）"Runs:0Current10001200022800334404395254361.664689.2874951.4285161.1495328.91105463.13115570.5125656.4Output五、系统动力学（SD）仿真的程序初步分析规范分析综合分析认识问题政策分析界定系统要

7、素及其因果关系分析建立结构模型建立量化分析模型仿真分析比较与评价（DYNAMO方程）（流图）第三节系统动力学结构模型化原理一、因果关系图1、基本概念（1）因果箭：连接因果要素的有向线段。正（+）为加强，负（-）为削弱。因果链：因果关系具有传递性。（2）因果（反馈）回路。原因和结果的相互作用形成因果关系回路（因果反馈回路、环）。一、因果关系图2、举例利率利息（元/年）银行货币（+）++a)订货库存量库存差期望库存++（-）-b)出生人口人口总量死亡人口（+）（-）+++-平均出生率平均死亡率c)平均资本投资率投资（元/年）工业资本折旧（

8、元/年）（+）（-）+-平均资本折旧率++d)偏见对服务质量的重视程度读者意见有效的读者意见-+（-）+d)+消费水平流通资源分配人口生产消费分配资源消耗或占用量（-）--（-）++++++++（+）e)二、流图（1）流