系统动力学 p4
系统动力学课程PPT共五章全
思维模型－－因果回路图－－ 流图－－ DYNAMO－－计算机模型
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第三章 系统动力学的建模基础
3.1 思维模拟与决策陷阱 系统问题： 直觉对策： 环境污染严重 关闭工厂 乘车难 增加公共车辆 犯罪率增长 加强警力 货币供求矛盾增加 增印纸币 水产品供应不足 扩大捕捞量 知识贬值 紧缩教育投资 产品质量低下 增加广告 住房紧张 占田建房
x 指数增长 有极限增长
38
t
(1)基本正反馈模块 现象:谣言传播、企业产值增长、通货膨胀、 知识积累等 特点：非稳定、自增长、自循环
知识积累的正反馈关系
基本正反馈模块流图
39
动力学方程：
dx/dt=RT， RT =k1x， x（0）=x0， k1>0
解得：
x(t)=x0eK1t = x0et/T1
3)积分表达: LEV(t)=∫ [IR(t)-OR(t)]dt （2）速率变量（流率，Rate Variable R）
R LEV
k A
R=f(k,H,LEV,A)
27
（3）辅助变量（auxiliary variable， A)
LEV
k A
A=k*(H-LEV)
H
（4）源（Source、汇Sink)
LEV RATE
或 L(t) → R(t) → R(L)
L,R R
L(t)
R(t) 0 (a) t 0 (b) L*
33
L
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图解法的基本特点： （1）既可用于分析过程有可用于综合过程 三张图象中任意给定一张可画出另外两张。 （2）求解过程的规范性 （3）轮廓性求解（精度不高） （4）难于应用于两阶以上的高阶系统。
系统动力学的基本理论课件
详细描述
随着大数据技术的不断发展，越来越多的数据被收集并 用于对系统进行建模和分析。数据驱动的系统动力学研 究通过利用大数据技术，建立更加精确、全面的系统模 型，并利用这些模型对系统的动态行为和演化规律进行 深入分析和预测。
人工智能与系统动力学的融合研究
总结词
人工智能与系统动力学的融合研究是未来发展的重要方向之一，主要将人工智能技术应用于系统动力学建模和分 析中。
系统动力学的基本理 论
目录
• 系统动力学概述 • 系统动力学的基本概念 • 系统动力学建模 • 系统动力学应用领域 • 系统动力学研究展望
01
系统动力学概述
定义与特点
定义
系统动力学是一门研究系统动态行为的学科，它 通过建立数学模型来模拟系统的行为和动态变化 。
特点
系统动力学强调系统的整体性、动态性和反馈机 制，通过分析系统的结构和行为之间的相互作用 ，来理解和预测系统的行为。
定义参数和常数
为微分方程中的参数和常数赋予实际意义和数 值。
方程简化与推导
对微分方程进行化简和推导，得出更易于分析的模型方程。
模型验证与仿真
模型验证
对比模型预测结果与实际数据，检验模型的准确性和 可靠性。
模型仿真
通过模拟不同输入条件下的系统行为，预测未来发展 趋势和可能出现的状态。
敏感性分析
分析模型中各参数对系统行为的影响程度，找出关键 因素和最优解。
详细描述
在实际问题中，许多系统都存在着多尺度特征，即在 不同时间、空间尺度上表现出不同的行为和演化规律 。系统动力学通过建立多尺度模型，研究不同尺度之 间的相互作用和转化，揭示系统在不同尺度上的动态 行为和演化规律。
数据驱动的系统动力学研究
(完整word版)系统动力学(自己总结)
系统动力学1.系统动力学的发展系统动力学（简称SD—system dynamics）的出现于1956年，创始人为美国麻省理工学院的福瑞斯特教授。
系统动力学是福瑞斯特教授于1958年为分析生产管理及库存管理等企业问题而提出的系统仿真方法，最初叫工业动态学。
是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉综合学科。
从系统方法论来说：系统动力学是结构的方法、功能的方法和历史的方法的统一。
它基于系统论，吸收了控制论、信息论的精髓，是一门综合自然科学和社会科学的横向学科。
系统动力学的发展过程大致可分为三个阶段：1）系统动力学的诞生—20世纪50-60年代由于SD这种方法早期研究对象是以企业为中心的工业系统，初名也就叫工业动力学。
这阶段主要是以福雷斯特教授在哈佛商业评论发表的《工业动力学》作为奠基之作，之后他又讲述了系统动力学的方法论和原理，系统产生动态行为的基本原理。
后来，以福雷斯特教授对城市的兴衰问题进行深入的研究，提出了城市模型。
2）系统动力学发展成熟—20世纪70-80这阶段主要的标准性成果是系统动力学世界模型与美国国家模型的研究成功。
这两个模型的研究成功地解决了困扰经济学界长波问题，因此吸引了世界范围内学者的关注，促进它在世界范围内的传播与发展,确立了在社会经济问题研究中的学科地位。
3）系统动力学广泛运用与传播—20世纪90年代-至今在这一阶段，SD在世界范围内得到广泛的传播,其应用范围更广泛,并且获得新的发展.系统动力学正加强与控制理论、系统科学、突变理论、耗散结构与分叉、结构稳定性分析、灵敏度分析、统计分析、参数估计、最优化技术应用、类属结构研究、专家系统等方面的联系。
许多学者纷纷采用系统动力学方法来研究各自的社会经济问题，涉及到经济、能源、交通、环境、生态、生物、医学、工业、城市等广泛的领域。
2．系统动力学的原理系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科。
它是系统科学中的一个分支，是跨越自然科学和社会科学的横向学科。
铁路系统动力学4_PPT课件
Geotrack模型（静态）
• 三维模型 • 梁单元表示钢轨，轨枕 • 路基土为垂向分层的半无限体
Kuang-Han Chu模型：轨枕反力倒作
用于路基上
三维空间时变耦合分析模型
• 西南交通大学苏谦 • 路基、道床部分采用空间有限元进行离散 • 轨道结构考虑为点支撑的Euler梁 • 车辆为空间半车模型 • 系统各部分之间的耦合作用通过轮轨接触、
目录
• 研究背景 • 目前的研究方法及存在的问题 • 今后的研究思路及方向
研究背景
• 新建高速铁路或客运专线建设带来的问题
路基合理动刚度及动刚度匹配：
刚度过小，引发轨道不平顺； 刚度过大，路基、轨道、车辆系统振动加剧，且设 计、施工要求严格； 过大过小都不利于高速行车及各部件的使用寿命， 应与高速车辆、轨道系统相匹配的路基合理刚度。
• 轨道交通对环境的影响
邻近施工对既有线、既有线运营对新线、 运营后的相互影响；
轨道交通运营对地面结构物或周围结构物 的影响
目前的研究方法
• “车辆动力学”、“轨道动力学”、“轮轨相
互作用”、“路基动力学”等
线路(轨道)系统垂向振动分析模型 (轨道动力学)
• 分布参数模型
弹性连续支承梁轨道模型、弹性点支承梁轨 道模型；其中又分为Euler梁或 Timonshenkc梁、单层支承梁或多层支承梁 等模型。
函数形式，并通过Fourier级数反映不同轮组在不同时刻、 不同位置处的情形
潘昌实等：用一个激振力函数模拟列车动荷载，它由一
系列正弦函数叠加而成
蔡英等：采用一与轨道不平顺管理标准相应的激振力来
模拟列车竖向动荷载
• 采用车辆系统或线路系统其得动轮载，以
此为输入
系统动力学的基本理论【共25张PPT】
思：一是指组成系统的各单元。二是指各单元间的作用与相互关系
。系统的结构标志着系统构成的特征。
• 系统的结构包含下述体系与层次：
（1）系统S范围的界限；
（2）子系统或子结构Si(i＝1，2，………p)；
（3）系统的基本单元，反馈回路的结构Ei（j＝1,2,………m ）；
（4）反馈回路的组成与从属成分：状态变量、速率变量、辅助变量 等。
统的内部。
fraction spending to investment 2
non armament spending 2
Economic Capacity 2
capacity lifetime 2 capacity
target armament 2
desired strength ratio 2
initial economic capacity2
沿着反馈回路绕行一周，看回路中全部因果链
的积累效应，积累效应为正，则为正反馈回路，积
累效应为负，则为负反馈回路。
反馈系统就是相互联结与作用的一组回路。
（1）若反馈回路包含偶数个负的因果链，则其极性为正； （2）子系统或子结构Si(i＝1，2，………p)；
（1）正因果链：A→B＋
（4）反馈回路的组成与从属成分：状态变量、速率变量、辅助变量等。
3) 流图
IN 输入率
LEV 状 态变量
OUT 输出率
图1.8 流图及其表示符号
• 流图包括： 状态变量：Level 速率变量: Rate 辅助变量：Auxiliary 源: Sources 汇（漏或沟）: Sinks 物质流：实线 P43 信息链：虚线 P43 源和汇代表系统的环境，其他代表系
armament lifetime 2
系统动力学概述
系统动力学概述
系统动力学（System Dynamics）是一种以反馈控制理论为基础，用于研究复杂动态系统的计算机仿真方法。
它是由麻省理工学院的杰伊·福瑞斯特（Jay Forrester）于1956年提出的，主要用于理解和预测复杂系统的行为。
系统动力学的主要特点是将系统看作是由相互作用的元素组成的整体，这些元素之间的相互作用是通过信息流和物流来实现的。
系统动力学模型通常包括因果关系图、库存流量图和速率变量图等组成部分。
因果关系图是系统动力学模型的基础，它描述了系统中各个元素之间的因果关系。
库存流量图则用来描述系统中的物质或信息的流动情况，而速率变量图则用来描述系统中的变化速度。
系统动力学的主要优点是能够处理非线性、时变和复杂的系统问题，而且模型的建立和求解过程相对简单。
此外，系统动力学还具有很强的直观性和易理解性，因此被广泛应用于经济、社会、生态、工程等领域。
然而，系统动力学也有其局限性。
首先，由于系统动力学模型是基于一定的假设建立的，因此模型的准确性受到假设的影响。
其次，系统动力学模型通常只考虑了系统的主要因素，忽略了一些次要因素，这可能导致模型的预测结果与实际情况有所偏差。
最后，系统动力学模型的求解过程通常需要计算机辅助，这对于
一些没有计算机技术背景的人来说可能是一个挑战。
尽管存在这些局限性，但系统动力学仍然是一种非常有用的工具，它为我们理解和预测复杂系统的行为提供了一种有效的方法。
随着计算机技术的发展和系统动力学理论的进一步完善，我们有理由相信，系统动力学将在未来的科学研究和实践中发挥更大的作用。
系统动力学模型
系统动力学模型系统动力学模型是研究各种动力学运动的概念模型。
它是一种描述力学系统的行为的解析方法，可以精确地描述物体的运动，并预测其未来的行为及其变化趋势。
系统动力学模型可以用于描述各种动力学系统，包括化学反应、生物运动、工业流程以及经济系统等，是许多应用科学领域的核心技术。
系统动力学模型可以分为四种类型：常规系统动力学模型、非线性系统动力学模型、时滞系统动力学模型和混沌系统动力学模型。
常规系统动力学模型是一种基本的动力学模型，它表示一定的力学系统满足特定的初始条件，描述其时间变化。
非线性系统动力学模型是一种比常规模型更为复杂的动力学模型，它可以考虑更多的变量和更多的外部输入变量。
时滞系统动力学模型的特点是反应外部力的变化的反应可能会有一定的滞后期，使得系统的变化更为复杂。
最后，混沌系统动力学模型是一种考虑系统的复杂性的模型，它可以描述系统内部的复杂性而产生的不可预测的行为。
系统动力学模型是一种抽象的概念，它可以帮助人们更好地理解动力学系统的行为。
它有助于分析系统中的关系，识别输入和输出之间的依赖关系，确定系统中的参数，预测其未来行为等。
这种方法不仅可以描述一个已知的动力学系统，而且可以预测未来的系统行为。
此外，系统动力学模型也可以用于研究动力学系统的外部环境，以及外部环境对动力学系统的影响。
它可以帮助我们了解系统的外部环境，并为我们把握系统的概况提供见解。
另外，它还可以帮助我们针对不同的外部环境给出最合适的解决方案。
系统动力学模型是有用的工具，它可以帮助我们更好地理解系统的行为，并预测它们未来的发展趋势。
它不仅可以帮助我们研究动力学系统，而且可以帮助我们研究系统的外部环境，并给出有效的解决方案。
它的重要性不言而喻，是未来应用科学领域不可忽视的核心技术。
总之，系统动力学模型是研究各种动力学运动的概念模型，可以用于描述各种动力学系统，并帮助我们理解系统、研究系统的外部环境、预测未来的系统行为以及给出有效的解决方案。
系统动力学的9种模型解析
系统动力学的9种模型解析标题：系统动力学的9种模型解析引言：系统动力学是一种研究动态复杂系统行为的数学方法，广泛应用于经济学、生态学、管理学等领域。
本文将深入探讨系统动力学的9种常见模型，并分析其理论基础和应用领域。
通过对这些模型的解析，旨在帮助读者更深入地理解系统动力学及其在实践中的作用。
第一部分：系统动力学概述在介绍具体的模型之前，有必要先了解系统动力学的基本概念和原理。
系统动力学着重于分析系统内部各个组成部分之间的相互关系，通过建立微分方程等数学模型来描述系统的演化过程。
这一方法注重动态演化和非线性特性，在解决复杂问题时具有独特的优势。
第二部分：9种系统动力学模型1. 常微分方程模型：系统动力学的基础，用于描述动态系统的变化过程。
2. 资源流模型：关注系统内资源的流动和变化，适用于生态学、能源管理等领域的研究。
3. 增长模型：研究系统中因子的增长和衰减，可应用于经济学、人口学等领域。
4. 循环模型：探讨系统中的循环过程，如经济周期的波动，可应用于宏观经济研究。
5. 积聚模型：研究系统中积聚和堆积的过程，如资本积累，适用于经济学和企业管理等领域。
6. 信息流模型：研究系统中信息传递和决策的影响，可用于管理学和组织行为学的研究。
7. 优化模型：优化系统中某些指标的值，如最大化效益或最小化成本，适用于运筹学等领域。
8. 非线性模型：考虑系统中的非线性效应，如混沌和复杂性的产生，广泛应用于自然科学和社会科学。
9. 策略模型：研究系统中不同决策对结果的影响，适用于战略管理和政策制定等领域。
第三部分：系统动力学的理论与实践系统动力学的理论基础包括建模、仿真和分析等方法。
通过系统动力学模型，我们可以深入研究系统的行为、寻找潜在问题，并基于模型结果做出合理的决策。
在实践中，系统动力学可应用于企业管理、政策制定、环境保护等领域，为问题解决提供了一种全面和系统的方法。
第四部分：总结与回顾通过对系统动力学的9种模型的解析，我们可以看到系统动力学对于复杂问题的分析和理解具有重要意义。
系统动力学
系统动力学什么是系统动力学系统动力学是一种研究动态变化和相互关系的分析方法和工具。
它以系统论、控制论和数学模型为理论基础，通过建立数学模型来描述和分析系统中的各个组成部分之间的相互作用和变化规律，以便预测和控制系统的行为。
系统动力学主要强调系统中各个组成部分之间的相互关系和相互作用，而不是关注系统中各个组成部分的独立行为。
它关注系统中的变量（在数学模型中以方程的形式表示）以及变量之间的关系。
通过分析这些变量和关系，系统动力学能够揭示系统中的动态行为、变化规律和逻辑。
系统动力学的基本概念系统系统是由一组有关联的元素或部分组成的整体。
系统可以是物理系统（如机械系统、电子系统等），也可以是社会系统（如经济系统、生态系统等）或抽象系统（如数学模型等）。
系统动力学主要研究非线性动态系统。
变量变量是系统中可观测或可测量的特征或属性。
变量可以是状态变量（表示系统的状态）或流变量（表示系统的变化率）。
通常使用符号来表示变量，并通过数学模型来描述变量的变化规律。
关系关系描述了系统中变量之间的相互作用和影响。
在系统动力学中，关系可以用数学方程的形式表示。
这些方程的形式可以是线性的（如 y = kx）也可以是非线性的（如 y = kx^2）。
反馈反馈是指系统中输出的一部分又被输送回系统中的过程。
反馈可以是正向的（积极增强系统的行为）或负向的（制约或抑制系统的行为）。
系统动力学通过分析系统中的反馈机制来理解系统的稳定性和变化过程。
系统动力学的应用经济系统系统动力学在经济学中的应用非常广泛。
它可以用来模拟和分析经济系统中的各个变量（如消费、投资、通货膨胀等）之间的相互作用和影响，以便预测和控制经济系统的行为。
系统动力学也可以用来研究经济系统中的非线性动态行为（如经济危机的发生和传播）。
生态系统生态系统是一个复杂的系统，涉及到生物、环境和资源等多个方面。
系统动力学可以用来研究生态系统中的物种相互作用、物种数量变化、环境变化等问题。
系统动力学模型课件
系统动力学模型的基本概念
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系统动力学模型的基本概念
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系统动力学模型的基本概念
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系统动力学模型的基本概念
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市场预测
在商业领域，系统动力学模型可以用于预测市场变化，帮助企业制定营销策略 和调整生产计划。例如，预测市场需求、竞争态势、产品生命周期等。
优化决策
资源分配
系统动力学模型可以帮助决策者优化资源分配，提高资源利用效率。例如，在有 限的预算下，合理分配资金、人力、物资等资源，实现效益最大化。
决策支持
系统动力学模型可以为决策者提供决策支持，帮助其分析不同方案的可能影响。 通过模拟不同方案的效果，决策者可以更好地权衡利弊，做出更明智的决策。
详细描述
供应链管理模型通过模拟供应链中供应商、制造商、分销商和零售商等各环节的动态行为，优化供应链的性能， 提高企业的竞争力。该模型可以用于制定采购、生产、物流等方面的策略，降低成本、提高效率。
人口增长模型
总结词
人口增长模型是系统动力学中用于模拟人口增长过程的模型 。
详细描述
人口增长模型通过模拟人口出生率、死亡率、迁移率等动态 因素，预测未来人口数量和结构的变化。该模型可以用于制 定人口政策、资源分配和经济发展等方面的策略，促进人口 与环境的协调发展。
要点二
详细描述
在设定参数与初始条件时，需要依据实际情况和可获取的 数据，为模型中的参数和初始条件进行合理的赋值。这些 参数和初始条件将直接影响模型的模拟结果，因此需要谨 慎选择和验证。
系统动力学基本原理
系统动力学基本原理系统动力学是一种研究复杂系统行为的方法，它基于一些基本原理。
本文将探讨系统动力学的基本原理，并通过人类的视角刻画明确，使读者感到仿佛是真人在叙述。
系统动力学的基本原理之一是反馈环路。
在自然界和人类社会中，许多系统都存在着反馈环路，它可以是正向的或负向的。
正向的反馈环路会增强系统的变化，而负向的反馈环路则会抑制系统的变化。
例如，当温度上升时，人体会出汗散热，从而降低体温，这就是一个负向的反馈环路。
另一个基本原理是动态平衡。
系统动力学认为，系统的状态会随着时间而变化，但最终会趋于某种平衡状态。
这种平衡不是静态的，而是动态的，系统会在平衡状态中保持一定的变化和调整。
例如，一个生态系统中的物种数量可能会随着时间的推移而发生变化，但最终会达到一种相对稳定的平衡状态。
系统动力学还强调整体性和相互作用。
系统动力学认为，系统中的各个部分是相互关联的，它们的变化会互相影响。
一个系统的行为不能仅仅通过研究其单个部分来理解，而需要考虑整体系统的特性和相互作用。
例如，一个城市的交通拥堵问题不能仅仅通过改善某些道路来解决，而需要综合考虑道路、公共交通、人口数量等因素的相互作用。
系统动力学还关注时间延迟和非线性。
许多系统在作出反应时会存在时间延迟，这意味着系统的变化不会立即发生，而是需要一定的时间。
此外，系统动力学认为，系统的行为不一定是线性的，即系统的输出并不总是与输入成正比。
系统的非线性行为可能导致出乎意料的结果，需要通过系统动力学的方法进行分析和预测。
系统动力学的基本原理包括反馈环路、动态平衡、整体性和相互作用、时间延迟和非线性。
这些原理帮助我们理解和解释复杂系统的行为，为我们提供了一种方法来研究和预测系统的变化。
通过人类的视角刻画，让读者感受到这些原理在现实生活中的应用，从而使文章更具情感和自然度。
系统动力学课件与案例分析系统仿真PPT
系统动力学的发展历程
20世纪60年代
系统动力学开始应用于城市规划、环境科 学、交通工程等领域。
A 20世纪50年代
美国麻省理工学院的福瑞斯特教授 创立了系统动力学，最初应用于企
业管理领域。
系统动力学课件与案例分析系统仿 真
contents
目录
• 系统动力学概述 • 系统动力学模型 • 系统仿真 • 案例分析 • 结论与展望
01 系统动力学概述
系统动力学的定义
系统动力学：是一门研究系统动态行 为的学科，它通过建立动态模型来模 拟系统的行为和性能，并利用这些模 型进行系统分析和优化。
预测与优化
系统动力学和系统仿真能够预测 系统的未来状态，并通过优化模 型参数和结构来改善系统性能， 提高资源利用效率和系统运行效 果。
系统动力学与系统仿真的未来发展
智能化技术
随着人工智能和机器学习技术的发展，系统动力学和系统仿真将进一步智能化，能够自动学习和优化模型参数，提高 模拟的准确性和效率。
详细描述
系统方程式通常采用微分方程或差分方程的形式，描述系统中各变量之间的动态 变化关系。通过建立系统方程式，可以模拟系统的动态行为，并预测未来系统的 状态变化。
03 系统仿真
系统仿真的定义与目的
定义
系统仿真是一种通过建立数学模型和计算机程序来模拟真实系统行为的方法。
目的
系统仿真的目的是为了理解系统的动态行为，预测系统未来的发展趋势，优化系统性能，以及解决复杂系统的问 题。
因果关系图
总结词
因果关系图是系统动力学模型中的另一种可视化工具，用于描述系统中各变量 之间的因果关系。
系统动力学4
张学民 xzhang2000@
管理科学与工程学科
脉冲函数PULSE
系统动力学
28
• 脉冲函数为DYNAMO提供瞬时冲击的方法。在现实生活中它描述 变量的独立变化现象，也就是变量在每一次短促的变动后立即 回至原值。
N SVAR＝VAR
R SRATE.KL＝(VAR.K-SVAR.K)/STIME
式中： SVAR——已平滑的变量； VAR——待平滑的变量； SRATE——平滑速率； STIME——平滑时间。
张学民 xzhang2000@
管理科学与工程学科
平滑函数与信息的平滑(续)
系统动力学
11
INV——库存(件)；
TAS——发货率平滑时间(周)；
TAT——库存调整时间(周)。
张学民 xzhang2000@
管理科学与工程学科
简化的库存模型(方程)
系统动力学
21
• 发货率SHIP方程包含测试函数，测试函数系一长串函 数的相加，模拟时可选用其中任一函数。
• 这些函数分别乘以常数TESTl，TEST2…，它们的初值 均为0。当模型运行者欲选用某测试函数时只需将其 相应常数置为1即可。
张学民 xzhang2000@
管理科学与工程学科
平滑函数对输入量的响应持性
系统动力学
12
• 若变量VAR为阶跃函数(突增后保持恒定)，其平滑值SVAR将渐渐趋于此恒 定值。
• 若VAR是一个脉冲，SVAR不能达到VAR的幅值，并按另一指数式的寻的特性 下降。
• 若VAR是一振荡的输入量，其平滑值SVAR亦将随着振荡，但幅值要小得多。
• 在时间B时刻前，RAMP取0值，在B或B时刻之后其值由 线性函数决定：
系统动力学第四章流图
流图概述
流图的意义
能够更详细地表达出系统的结构形式； 能够用直观的形式给出数学方程信息； 更容易进行表达和交流。
基本要素及其描述符号
状态变量
描述系统的积累效应的变量
L1
速率变量
描述系统的累计效应变化快慢的变量
R1 R1
基本要素及其描述符号
辅助变量
描述决策过程中间变量的变量
( )。
。
A1
基本要素及其描述符号
常量
在研究期间内变化甚微或相对不变的量
基本要素及其描述符号
守恒流
守恒流也称物质流，表示在系统中流动 着的物质。
非守恒流
非守恒流也称信息流，是连接状态变量 和速率变量的信息通道。
基本要素及其描述符号
源点
源为始 ，源点即取之不尽
汇点
汇为终，汇点即储藏空间无限。
延迟
绘制存量流量图
存量流量图应用举例：人口问题
关键要素：①人口数(Population)；②出生 速率(Birth rate)；③死亡速率(Death rate)； ④出生比例(Birth fractional)；⑤平均寿命 (AVerage lifetime)。
变量性质的相对性在系统中变量的性质根据研究的系统范围和侧重点的不同具有相对性但是将其中一个或几个设置成状态变量后其他变量的性质也就随之确定了
第四章 流图
流图概述 存量流量图中的基本要素及其描述符号 区分系统中各种性质的变量 绘制存量流量图
流图概述
存量供信息基础。
状态变量在系统中的重要性
存量表征了系统的状态并提供行动的基础 存量让系统出现惰性和记忆 存量是延迟的来源 存量对不同流速的流量解耦并产生不均衡的动态
绘制存量流量图
系统动力学模型
第10章系统动力学模型系统动力学模型(System Dynamic)是社会、经济、规划、军事等许多领域进行战略研究的重要工具，如同物理实验室、化学实验室一样，也被称之为战略研究实验室，自从问世以来，可以说是硕果累累。
1 系统动力学概述2 系统动力学的基础知识3 系统动力学模型第1节系统动力学概述1.1 概念系统动力学是一门分析研究复杂反馈系统动态行为的系统科学方法，它是系统科学的一个分支，也是一门沟通自然科学和社会科学领域的横向学科，实质上就是分析研究复杂反馈大系统的计算仿真方法。
系统动力学模型是指以系统动力学的理论与方法为指导，建立用以研究复杂地理系统动态行为的计算机仿真模型体系，其主要含义如下：1 系统动力学模型的理论基础是系统动力学的理论和方法；2 系统动力学模型的研究对象是复杂反馈大系统；3 系统动力学模型的研究内容是社会经济系统发展的战略与决策问题，故称之为计算机仿真法的“战略与策略实验室”；4 系统动力学模型的研究方法是计算机仿真实验法，但要有计算机仿真语言DYNAMIC的支持，如：PD PLUS，VENSIM等的支持；5 系统动力学模型的关键任务是建立系统动力学模型体系；6 系统动力学模型的最终目的是社会经济系统中的战略与策略决策问题计算机仿真实验结果，即坐标图象和二维报表；系统动力学模型建立的一般步骤是：明确问题，绘制因果关系图，绘制系统动力学模型流图，建立系统动力学模型，仿真实验，检验或修改模型或参数，战略分析与决策。
地理系统也是一个复杂的动态系统，因此，许多地理学者认为应用系统动力学进行地理研究将有极大潜力，并积极开展了区域发展，城市发展，环境规划等方面的推广应用工作，因此，各类地理系统动力学模型即应运而生。
1.2 发展概况系统动力学是在20世纪50年代末由美国麻省理工学院史隆管理学院教授福雷斯特（JAY.W.FORRESTER）提出来的。
目前，风靡全世界，成为社会科学重要实验手段，它已广泛应用于社会经济管理科技和生态灯各个领域。
系统动力学课件 (4)
5 5
0 0 0 R : smooth M : smooth 5 10 15 20 25 Time 30 35 40 45 50
测试函数
测试函数用于测试系统的响影特征简单函数
• • • • •
阶跃函数(The Step Function)
• • • • • •
STEP (Height, Step time) RAMP (Slope, Start time, End time) TEST = RAMP (20, 2, 25) PULSE (start, width) PULSE TRAIN (start, width, tbetween, end) Sin(Time*K)*A
• • •
在决策时,人们往往是将较长 时间段的变量值平均, 然后据 此决策,这就是平滑 物品数量R,一直在波动, 取其 T时间段的平滑值M, 作为决策 依据
S T
函数: M=Smooth(R, T) 数学表述 用SD方程表示
smooth
10 10
• • • • •
dM/dt = (R-M)/T M= INTEG (S,0) S=(R-M)/T R=10*PULSE(5, 5 ) T=4
Vensim函数及其应用
n n n n n n n SD的主要函数类型 Vensim函数与运算符 Vensim函数类型 延迟与平滑函数 测试函数 表函数 部分数学函数
SD的主要函数类型
函数是构造系统动力学方程的基础 系统动力学的主要函数
•
简单函数 Simple functions
• • •
• • • • • •
T
• • •
函数: M=delayI (R, T) 数学表述
7.5 7.5
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张学民 xzhang2000@
河北工业大学
系统动力学
Vensim
• The Vensim Model Reader is free software which allows you to publish models constructed with Vensim and distribute them to other people. Your model and the Vensim model reader can be copied and passed to as many people as you want, giving people access to your model without their needing to purchase Vensim. The Vensim Demonstration features a tour of Vensim, includes several models with flight simulator interfaces, and contains the Vensim development environment for modeling, along with some sample models. The Molecules software is used for constructing system dynamics models from "chunks" or molecules of system dynamics structure. This software is a collaborative effort among a number of authors. Custom Vensim applications (flight simulators and other interfaces to models) can be developed with the Venapp builder, or in a programming language such as Visual Basic, C, C++, Visual C++, Delphi, Excel, and multimedia authoring tools, or in Sable (below). Sable is a programming environment used in creating application interfaces for Vensim, similar to the Venapp builder. Sable has a number of features which make it unique and useful. You can program interfaces that run over intranets or the internet.
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系 统 动 力 学(System Dynamics) (4)
主讲：张学民
张学民 xzhang2000@
系统动力学建模工具
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张学民 xzhang2000@
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The 3G Strategy Simulator and other custom strategy models are currently being offered to telecommunications executives worldwide in conjunction with Deloitte Consulting's Advanced Mobile Service Solutions (AMSS) program.
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Vensim 运用
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Vensim Overview
• Vensim Personal Learning Edition (Vensim PLE) is a visual tool that allows you to conceptualize, document, simulate and analyze the systems you work with. It provides a simple and flexible way of building simulation models from diagrams consisting of words, arrows, boxes, pipes and comments. Vensim PLE makes the construction of models based on causal loop and stock flow diagrams fast and simple. Vensim PLE is a modeling tool. The relationships you enter by connecting words with arrows are recorded as causal connections, and this information is used by the Equation Editor to help you form a complete simulation model. You can do analysis of the model throughout the model-building process, looking at the causes and uses of a variable, and also at the loops involving the variable. When you have created a simulation model, Vensim PLE lets you thoroughly explore the dynamic behavior of that model.
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创建变量的副本
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Vensim 运用 ––– 字体
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创建因果关系
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Vensim 运用 ––– 创建方程式
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创建方程式
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Vensim 运用 ––– 创建常数、其他变量
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创建常数、其他变量
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Vensim 运用学民 xzhang2000@
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Vensim 运用 ––– 创建注释
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创建注释
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Vensim 运用 ––– 创建变量的副本
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Vensim 运用 ––– 创建水平变量
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创建水平变量
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Vensim 运用 –––创建速率变量
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创建速率变量
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Vensim 运用 ––– 创建因果关系
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Vensim
• Vensim PLE (Personal Learning Edition) is software that gets you started in system dynamics modeling and is free for educational use and inexpensive for commercial use. Vensim PLE is ideal for classroom use and personal learning of system dynamics. Vensim PLE Plus bridges the gap between the inexpensive (or free) PLE and our higher configurations. PLE Plus is fully featured for its price point and includes data connectivity, multiple views, Monte Carlo sensitivity simulations, game simulations, and the new model-user interface (Input and Output Controls). PLE Plus can be purchased by credit card on our secure sever. Vensim Standard allows construction of complex models featuring multiple views (sectors), provides Causal TracingTM of structure and behavior, and has Monte Carlo sensitivity capabilities. Vensim Professional adds optimization and subscripting (array) capabilities. Vensim DSS adds an interface development tool for creating management flight simulators, external functions and macros, compiled simulations, and more.