江苏大学系统动力学课-第三讲课件.ppt

1、第三讲第三讲系统动力学理论的基本概念系统动力学理论的基本概念和构模主要过程与步骤和构模主要过程与步骤Contents系统与模型1系统动力学理论的基本观点2系统动力学建模步骤系统与模型系统与模型v系统是一个由相互区别、相互联系、相互作用的若干要素有机地组织在一起，为实现某种功能的集合体。举例举例要素：动力、控制、车厢功能：运输（人、物位移）举例：企业举例：企业要素：管理、生产、营销、财务功能：利润、产品系统与模型系统与模型v描述某些事物的一组法则与关系是该事物的模型。人们的想法都依赖于模型（Forrester教授）v模型是为了进行系统研究，用来收集与系统有关信息的物体。（Gorden教授）v模型

2、是人类直觉的一种简明的间接尺度，它是各种理论形式规则的复制（kade教授）v模型是研究者根据需要对实际系统的抽象和归纳，其目的是为了解决所要针对的问题。系统与模型系统与模型明朗度明朗度模型是否易于理解，尤其对于非专业的读者，现实系统中最关键的构造在模型中是否易懂和明了洞察力洞察力模型是否提高了模拟系统的理解，或是能否改善建模者或模型用户的思维模型模型实用性标准模型实用性标准描述的现实力描述的现实力模型的成分和方程是否代表现实的系统格式的复制能格式的复制能力力在相同的条件下是否能在现实系统中产生同样的模型系统与模型系统与模型数据规范数据规范模型是否能与现实世界所得到的规范数据相应，并在历史统计数

3、据上有充分达到吻合度贴切贴切在有经验的人看来，模型所陈述的问题是否中肯与贴切模型实用性标准模型实用性标准变动的难变动的难易易模型是否容易与新的结论或新的策略测试相结合而变动，而不管模型是什么时候完成的多产能力多产能力模型是否能够产生新的主意、新的观察问题的方法、新的实验和新的策略。预言能力预言能力模型是否能准确预报未来事件，或是预言系统里主要的未来重要情况系统动力学的基本观点系统动力学的基本观点系统动力学再探讨 系统动力学是一门基于系统论、吸收反馈理论与信息论的精髓，并借助计算机模拟技术融诸家于一炉，脱颖而出的交叉新学科。系统动力学能定性与定量地分析研究系统，它采用模拟技术，以结构功能模拟为突

4、出特点。系统动力学从系统的内部结构入手，构造系统的基本结构，进而模拟与分析系统的动态行为系统动力学的基本观点系统动力学的基本观点前提条件 运用系统动力学对系统进行研究与建模的前提条件是该系统必须是远离平衡的有序的耗散结构。系统动力学的基本观点系统动力学的基本观点系统及其主要特性v社会、经济、生态系统都是自组织耗散结构性质的开放系统v复杂系统是一类多变量、高阶次、多回路和强非线性的反馈系统v系统的整体性和层次性v系统的相似性v相关性观点系统动力学的基本观点系统动力学的基本观点系统的结构与功能 系统是结构与功能的统一体。按系统动力学的观点，系统结构的含义包括两个方面。一是指组成部分的子结构及其相互

5、间的关系；二是指系统内部的反馈回路结构及其相互关系。系统的的结构与功能分别表示系统的构成与行为的特征，结构与功能有对立统一的关系，在一定条件下两者可相互转化。系统动力学的基本观点系统动力学的基本观点系统的内部结构与其行为 系统行为的性质主要地取决于系统内部的结构，即其内部的反馈结构与机制。换言之，系统行为的发生与发展主要地根植于系统内部。在一定条件下，外部环境的变动、外部的干扰会起着重要作用，但归根结底，外因只有通过系统的内因才能起作用。系统动力学的基本观点系统动力学的基本观点主导与非主导动态结构 在系统内部的诸反馈回路中，在其发展运动的各阶段总是存在一个或一个以上的主要回路（简称主回路），这

6、些主回路的性质及其他们相互之间的作用包括竞争与协作，主要地决定了系统行为的性质及其变化与发展，这就是主导动态结构作用原理。系统动力学的基本观点系统动力学的基本观点主要变量和敏感变量与子结构 系统动力学认为，系统中往往存在一些灵敏变量与子结构，它们对干扰与涨落的反应敏感和强烈。一旦系统处于临界状态，涨落对这些灵敏变量的作用可能导致新旧结构的更迭。若这类灵敏变量处于主回路中或两种极性达到回路的联结处，由于灵敏变量本身的微小变动，将使主回路转移或改变主回路极性，甚至导致整个系统的结构与行为产生巨大的变化。系统动力学的基本观点系统动力学的基本观点系统的历时性与系统的进化规律 系统的结构、参数与功能、行

7、为是随着时间的推移而变化的。在系统运动全过程的始末，其主回路与反馈极性都在不断变动，主回路与非主导回路也在相互转化。由于一些原因，系统可能发生新旧结构的更迭，旧的结构与系统挖掘消失，而新的结构与系统诞生。这是一个由量变到质变的过程，由低级系统向高级系统发展、进化的过程。这就是系统历时性与系统的进化规律。系统动力学建模步骤系统动力学建模步骤系统分析系统分析系统的结构分析系统的结构分析建立定量建立定量 的规范模型的规范模型系统模拟与政策分析系统模拟与政策分析系统动力学建模步骤模型的检验与评估模型的检验与评估系统分析系统分析1.调查收集有关系统的情况与统计数据2.了解用户提出的要求、目的与明确所要解

8、决的问题；3.分析系统的基本问题与主要问题、基本矛盾与主要矛盾、变量与主要变量4.初步划定系统的界限，并确定内生变量、外生变量、输入量；5.确定系统行为的参考模式。系统的结构分析系统的结构分析1.分析系统总体的与局部的反馈机制2.划分系统的层次与子块3.分析系统的变量、变量间的关系，定义变量，确定变量的种类及主要变量4.确定回路及回路间的反馈耦合关系，初步确定系统的主回路及它们的性质，分析主回路随时间转移的可能性建立定量的规范模型建立定量的规范模型1.确定系统中的状态、速率、辅助变量和建立主要变量之间的数量关系2.设计各非线性表函数和确定、估计各类参数3.给所有N方程、C方程与表函数赋值模型模拟与政策分析模型模拟与政策分析1.以系统动力学的理论为指导进行模型模拟与政策分析，进而更深入地剖析系统的问题。2.寻找解决问题的决策，并尽可能付诸实施，取得实践结果，获取更丰富的信息，发现新的矛盾与问题3.修改模型，包括结构与参数的修改