系统动力学学习笔记一

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系统动力学学习笔记一

2024-07-10 22:43| 来源: 网络整理| 查看: 265

     系统动力学以控制论、信息论、决策论等有关理论为理论基础,以计算机仿真技术为手段,定量研究非线性、高阶次、多重反馈复杂系统的学科,是一门认识系统,解决系统问题的综合交叉学科。从系统方法论来说,系统动力学是结构的方法、历史的方法和功能的方法的统一。系统动力学对问题的理解,基于系统行为与内在机制间的相互的紧密的依赖关系,并且透过数学模型的建立与操作的过程而获得的,逐步发掘出产生形态变化的因、果关系,系统动力学称之为结构。

    其特点包括:

   1、系统动力学能够研究工业、农业、经济、社会、生态等多学科系统问题。明确反映系统内部、外部因素之间的相互关系,随着调整控制参数,可实时观测变化趋势。它通过将研究对象划分为若干子系统,并且建立各个子系统之间的因果关系网络,建立整体与各组成元素相协调的机制,强调宏观与微观相结合、实时调整结构参数,多方面、多角度、综合性地研究系统问题。

   2、系统动力学模型是一种因果关系机理性模型,它强调系统与环境相互联系、相互作用;它的行为模式与特性主要由系统内部的动态结构和反馈机制所决定,不受外界因素干扰。系统中所包含的含量是随时间变化的,因此可用来模拟长期性和周期性系统问题。

   3、系统动力学是一种结构模型,不需要提供特别精准的参数,着重与系统结构和动态行为的研究。它处理问题的方法是定性与定量结合统一,分析、综合与推理的方法。以定性分析为先导,尽可能采用“白化”技术,然后再以定量分析为支持,把不良结构尽可能相对地“良化”,两者相辅相成,和谐统一,逐步深化。

   4、系统动力学模型针对高阶次、非线性、时变性系统问题的求解不是用传统的讲解方法,而是采用数字模拟技术,因此系统动力学可在宏观与微观层次上对复杂的多层次、多部门的大系统进行综合研究。

   5、系统动力学的建模过程便于实现建模人员、决策人员和专家群众的三种结合,便于运用各种数据、资料、人们的经验与知识、也便于汲取、融汇其他系统学科与其他科学的精髓。

结构模式:

   1、因果关系图:

                                                        

     因果箭:连接因果要素的有向线段。箭尾始于原因,箭头终于结果。因果关系有正负极之分。正(+)为加强,负(-)为减弱。

     因果链:因果关系具有传递性 。在同一链中,若含有奇数条件极性为负的因果箭,则整条因果链是负的因果链,否则,该条因果链为极性正。

     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)。是一种封闭的、首尾相接的因果链,其极性判别如因果链。

2、流程图

     流程图是系统动力学结构模型的基本形式,绘制流程图是系统动力学建模的核心内容。

                                                   

   (1)流(Flow):系统中的活动和行为,通常只区分实物流和信息流;

   (2)水准(Level):系统中子系统的状态,是实物流的积累;

   (3)速率(Rate):系统中流的活动状态,是流的时间变化;在SD中,R表示决策函数。

   (4)参数量(Parameter):系统中的各种常数;

   (5)辅助变量(Auxiliary Variable):其作用在于简化R,使复杂的决策函数易于理解。

    (6)滞后(Delay):由于信息和物质运动需要一定的时间,于是就带来愿意和结果、输入和输出、发送和接收等之间的时差,并有物流和信息流滞后之分。

动力学建模步骤:

     (1)明确研究目标

     (2)确立系统边界、因果关系分析

 

 

 

   



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