系统动力学第一章
机械系统动力学课件
机械系统动力学基础课件
配套教材:机械原理（第七版）
教材主编:郑文纬 吴克坚（东南大学）
课件设计：刁彦飞 孔凡凯 课件制作：孔凡凯 应丽霞
1
绪Hale Waihona Puke 第一章 平面摩擦副及机械效率 第二章 机械的平衡 第三章 机器的运转及其速度波动的调节
2
课件特点：
• 《机械系统动力学基础课件 》是东南大学郑文纬主编的“九五” 国家级优秀教材《机械原理》（第七版）的配套电子教材。本 电子教材包含了采用多媒体技术制作的，涵盖教材全部内容及 课堂讲授扩展内容的各种媒体素材如图片、动画等，以及以知 识点、例题讲解主的单元素材。该课件的特点是： • 一、素材丰富，动画量大，有上千个二维和三维动画； • 二、既汲取了传统黑板教学的优点，可显示讲授提纲，又充分 发挥出了多媒体教学的优势，以知识点讲解为核心，一步一步 显示教学内容，着力体现教学过程，符合学生认知规律，实现 最优化教学效果。 • 三、该课件适合大屏幕投影大课教学，教师操作灵活方便，具 有开放和教师可编辑的特点，有利于教师发挥在教学中的主导 作用，激发学生积极思维，提高课堂教学效果和信息量。可满 足机类和近机类专业本科机械系统动力学基础的教学要求。
汽车系统动力学第一章 车辆动力学概述
绪篇概论和基础理论本篇首先介绍：1．车辆动力学的发展历史；2．车辆动力学理论对实际车辆设计所作的贡献；3．车辆动力学的研究内容和范围及其未来的发展趋势；4．介绍车辆动力学模型建立的基础理论和方法。
第一章车辆动力学概述§1-1 历史回顾车辆动力学是近代发展起来的一门新兴学科。
有关车辆行驶振动分析的理论研究，最早可追溯到100年前。
事实上，直到20世纪20年代，人们对车辆行驶中的振动问题才开始有初步的了解；到20世纪30年代，英国的Lanchester（兰切斯特）、美国的Olley（奥利尔）、法国的Broulhiet（勃劳希特）开始了车辆独立悬架的研究，并对转向运动学和悬架运动学对车辆性能的影响进行了分析。
开始出现有关转向、稳定性、悬架方面的文章。
同时，人们对轮胎侧向动力学的重要性也开始有所认识。
1．首先要肯定Frederick （费雷德里克）W．Lanchester对这门学科的早期发展所做的贡献。
在他所处的时代，尽管缺乏成熟的理论，但作为当时最杰出的工程师，他对车辆设计的见解不但敏锐，而且深刻。
即使在今天，Lanchester的思想仍有一定的借鉴意义。
2．对本学科发展有卓越贡献的人物是Maurice （莫里斯）Olley，他率先系统地提出了操纵动力学分析理论。
3．Olley这样总结了20世纪30年代早期的车辆设计状况：“那时，已经零星出现了一些尝试性的方法，其目的在于提高车辆的行驶性能，但实际上却几乎没有什么作用。
坐在后座的乘客仍然象压载物一般，被施加在后轮后上方的位置。
人们对车辆转向不稳定的表现已习以为常，而装有前制动器的前桥摆振几乎成为了汽车驾驶中的必然现象。
工程师使所有的单个部件都制作得精致完好，但将它们组装成整车时，却很少能得到令人满意的性能。
”就在这个时期，人们对行驶平顺性和操纵稳定性之间的重要协调关系开始有所认识。
但对车辆性能的评价，仍主要凭经验而非数学计算。
1932年，Olley在美国凯迪拉克(Cadillac)公司建立了著名的“K2”试验台(一个具有前、后活动质量的车架)，来研究前后悬架匹配及轴距对前后轮相位差的影响。
第一章单自由度机械系统动力学建模解析
静力分析（static） 动态静力分析(kinetio-static) 动力分析(dynamic) 弹性动力分析(elastodynamic)
1 静力分析
对低速机械，运动中产生的惯性可以忽略不计，对机 械的运动过程中的各个位置，可以用静力学方法求出 为平衡载荷而需在驱动构件上施加的驱动力或力矩， 以及各运动副中的约束反力，可用此进行原动机功率 的计算、构件和运动副承载能力的计算。
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程,其维数等于机构的自由度数目; 另一类是含运动副约束反力的代数与微分混合型
方程,其维数大于机构的自由度数目。
机构动力学分析的发展与现状
建立复杂机构动力学模型的常用力学方法有: * 牛顿-欧拉(Newton-Euler)法 * 拉格朗日(Lagrange)法 * 虚功原理法 * 凯恩(Kane)法 * 旋量法和R-W法等。
机械系统动力学
绪论
机械系统动力学是应用力学的基本理论解决 机械系统中动力学问题的一门学科，其核心 问题是建立机械系统的运动状态与其内部参 数、外部条件之间的关系，找到解决问题的 途径
三体机械臂
可伸展卫星太阳能电池板
汽车
五轴并联机床
机械动力学研究内容 ：
机械原理由三部分组成：
机械结构学、机构运动学和机械动力学
4 弹性动力分析
随着机械系统向高速轻质化发展，构件的柔度加大，惯 性力急剧加大，构件的弹性变形可能给机械的运动输出 带来误差。机械系统柔度 系统的固有频率 ，机械 运转速度 激振频率 可能会发生共振，破坏运动精度 ，影响疲劳强度，引发噪声。
第一章动力系统的基本概念
第一章动力系统的基本概念本章介绍动力系统的概念。
首先，我们定义动力系统，并给出一些实例，说明动力系统的广泛性。
其次，介绍与微分动力系统理论相关的一些概念及基本性质。
本章的内容是全课程的基础。
1.1动力系统的定义动力系统的概念是一个确定性的过程的一般科学概念的数学形式化。
对许多科学领域，如物理、化学、生物、生态、经济和社会系统等，可以通过其当前状态和演化规则来预测其将来和过去的状态。
倘若这些规则不是随时间变化的，那么这些系统的状态由它的初始状态完全确定。
因此，动力系统的概念包含过程所有可能的状态的集合（状态空间）以及状态随时间的演化规则。
首先，我们分别讨论这两个要素，并给出动力系统的定义。
1.1.1 状态空间一个系统的所有可能状态由某个集合X上的点刻画，这个集合就称为该系统的状态∈不仅描述了系统当前的位置，而且确定了它空间（常称为相空间）。
事实上，点x X的演化规则。
各个的自然科学分支提都供了适当的状态空间。
如下是一个经典力学中的例子。
图1.1 理想摆ϕπ和相应的角速度ϕ （见例1.1（摆）一个理想摆的状态完全由铅直角位移(mod2)图1.1）确定。
注意到角ϕ不能单独确定摆将来的位置。
因此，关于这个简单的力学系统，其状态空间是11X S R =⨯，其中1S 是由角ϕ确定的单位圆，1R 是相应于所有可能角速度集合的实轴。
集合X 可视为3R 上的一个二维光滑流形（柱面）。
例1.2（一般力学系统）在经典力学中，带有s 个自由度的孤立系统的状态由一个2s 实向量：1212(,,,,,,,)T s s q q q p p p来刻画，其中i q 是广义坐标，i p 是相关的广义动量。
因此，在这种情形下，2s X R =。
如果有k 个坐标是循环的，则2k s k X S R -=⨯。
在摆的情形，1s k ==，1q ϕ=，且1p ϕ= 。
例1.3（量子系统）在量子力学中，具有两个可观状态的系统状态为122a C a ψ⎛⎫=∈ ⎪⎝⎭ 其中,1,2i a i = 是复数，成为振幅且满足2212||||1a a +=以第i 个状态决定系统的概率为2||i i p a =，1,2i =。
系统思维与系统决策：系统动力学智慧树知到课后章节答案2023年下中央财经大学
系统思维与系统决策：系统动力学智慧树知到课后章节答案2023年下中央财经大学第一章测试1.短视思维是指那些往往只看眼前、不看长远，只关心省钱、不关心效果，安于现状、看不到危机等思维方式。
A:错 B:对答案:对2.系统包括三部分：元素、连接、功能。
A:对 B:错答案:对3.世界上的任何事物都是由系统决定的。
A:对 B:错答案:错4.系统行为可以不受内部结构控制。
A:对 B:错答案:错5.系统具有三个特性：分别为涌现性、结构决定行为、系统随时间变化。
A:对B:错答案:对第二章测试1.建立模型需要遵循相似性、明朗性、目的性三项原则。
A:错 B:对答案:对2.一个受污染鱼溏里的鱼，使鱼的数量减少，鱼的腐烂进一步使鱼的数量减少，这个例子属于正反馈模型。
A:错 B:对答案:对3.一个农田里有植食性害虫、吃虫的鸟。
当害虫增多，鸟也在增加，但是到了鸟吃掉了虫子后，虫子数量大减，鸟类事物不充足，导致鸟的数量也在减少，这个案例属于负反馈模型。
A:错 B:对答案:对4.因果回路图的三个典型结构包括：增强回路、调节回路和时间延迟。
A:错 B:对答案:对5.增增强回路的影响一定是正面的。
A:对 B:错答案:错第三章测试1.系统基模的主要目的是用简单扼要的模型来描述最常见的那些行为模式，是学习如何排除细枝末节，看到个人与组织生活中结构的关键所在。
A:对 B:错答案:对2.通过系统基模，系统思考可以看成“填空”的模式以及凭借简单模型来预测系统行为是可行的行为。
A:对 B:错答案:错3.厚积薄发基模的基本结构是一个有明显时间延迟的增强回路。
A:对 B:错答案:对4.“矫枉过正”基模的系统结构，带来典型的系统行为就是震荡。
A:错 B:对答案:对5.厚积薄发模型具有时间延迟特征，矫枉过正模型不具有时间延迟特征。
A:错B:对答案:错第四章测试1.下列选项属于存量的有（）A:反应社会产品和劳务的生产 B:劳动者收入总额 C:分配情况的国内生产总值 D:流动资金答案:流动资金2.下列选项属于流量的是（）A:外汇储备 B:存款 C:流动资金增加额 D:黄金储备答案:流动资金增加额3.根据系统动力学的定义，下列说法正确的是（）A:“浴缸的水量”是随着时间累积的变量。
知识点2第一章第6节系统的特性和分析方法
知识点2第一章第6节系统的特性和分析方法在系统科学的研究中，对系统的特性和分析方法进行研究是十分重要的。
系统的特性和分析方法包括了系统的开放性、闭合性、动态性、稳定性、层级性、多样性、整体性等。
系统的特性主要包括：1.开放性：系统与其环境是相互作用、相互影响的。
系统能够从环境中获取输入信息，通过处理和转换这些信息，输出对环境产生影响的结果。
3.动态性：系统是不断变化和发展的，它具有发展的潜力、能力和趋势。
系统内部的要素和相互作用随时间的推移会发生变化，系统的状态也会随之变化。
4.稳定性：系统有一定的稳定状态，可以通过反馈机制自我调节和维持其稳定状态。
当系统内部的要素和相互作用保持稳定时，系统就具有稳定性。
5.层级性：系统具有层次结构，由多个子系统组成。
每个子系统都可以看作是一个更大系统的一部分，并可以进一步分解成更小的子系统。
层级结构使得系统的复杂性可以得到更好的管理和理解。
6.多样性：系统内的要素和相互作用是多样化的。
系统中的要素和相互作用可以包含不同的类型、状态、关系和特征，使得系统具有多样性。
7.整体性：系统是一个集合整体，整体的性质和行为不能简单通过各个要素的性质和行为之和来解释。
系统具有的整体性质和行为是由各个要素和相互作用共同决定的。
研究系统的特性时，需要运用一些分析方法来深入理解系统的结构和行为。
常用的系统分析方法包括：系统动力学、系统辨识、系统仿真、系统优化、系统灵敏度等。
系统动力学是研究系统结构、行为和动态变化规律的方法。
通过建立系统的动态方程，可以模拟和预测系统的行为和变化趋势。
系统辨识是通过观察和分析系统的输入输出数据，识别系统的结构和参数的方法。
通过辨识系统的模型，可以更好地理解和掌握系统的特性和行为。
系统仿真是通过建立系统的数学模型，运用计算机技术进行仿真实验，模拟和观察系统的行为和变化。
仿真可以帮助研究人员更全面地了解和分析系统，优化系统设计和运行。
系统优化是为了达到其中一种最优目标，通过调整系统的结构和参数，使系统的性能和效益最大化。
车辆系统动力学
下面介绍一下键合图的基本知识。
根据我们所学到知识，存在如下几种功率形式，虽然它 们表现为机械能、液压能和电能，但是具有共同的功率表 达形式，即可表达为：势变量与流变量的乘积。
势量（e） 流量（f） 功率变量（p）
机械直线运动 力（F） 速度（v）
功率（F·v）
机械转动
转矩（M） 速度（ω） 功率（M·ω）
1.3.3.1. 各种数学方程式 微分方程式，差分方程，状态方程，传递
函数等。
1.3.3.2. 用数字和逻辑符号建立符号模型—方框图 方框图又称动态结构图，采用它便于求传
递函数，同时能形象直观地表明输入函数在对 象中的传递过程。
方框图如图1-6是一些符号组成的，有表示输 入和输出的通路及箭头，有表示信号进行加减 的综合点，还有一些方框，方框两侧为输入量 和输出量，方框内写入该输入、输出的传递函 数。
本文主要是研究人工的物理系统及其特性。
如果把汽车的构成看成是一大系统，那么这一系 统应表示为(如图1-1)：
一、什么叫做系统?
钱学森对系统作如下定义：“把极其 复杂的研究对象称为系统，即由相互作 用和相互依赖的若干组成部分结合而成 具有特定功能的有机整体，而且这个系 统的本身又是它所从属的一个更大系统 的组成部分”。
1.2.2 汽车系统动力学的研究内容归 纳为以下四点：
1. 路面特性分析、环境分析及环境与 路面对汽车的作用；
2. 汽车系统及其部件的运动学和动力 学；汽车内各个子系统的相互作用；
3. 汽车系最佳控制和最佳使用；
4. 车辆-人系统的相互匹配和模型的作 用，驾驶员模型，以及车辆的工程技术设 计适合于人的使用，从而使人-机系统对工 作效率最高。
2. 如已知输入和输出来研究系统的特性，这 样的任务叫系统识别；
汽车系统动力学 (1)
第一章车辆动力学概述（1学时）
第一节研究内容和范围
第二节车辆特性和设计方法，及发展趋势
第二章车辆动力学建模方法及基础理论（2学时）
第一节动力学方程的建立方法
第二节多体系统运动学，动力学
第三章轮胎动力学（3学时）
第一节轮胎模型
第二节轮胎纵向力学特性
第三节轮胎垂向力学特性
第二节基于matlab的车辆系统建模、仿真与控制器设计实例
第三节应用adams软件的多体动力学实例分析（课外上机）
三、教材和参考书
教材：
喻凡，林逸编著，汽车系统动力学，机械工业出版社，2005.9
Rajesh Rajamani，Vehicle Dynamics And Control，Birkhäuser, 2006
作业安排：要求学生自学几个主流的汽车动力学软件，布置几个相关的大作业（车辆动力学建模与仿真分析），加深了解相关的学习内容。
考核安排及成绩评定方法：以平时的上课出勤率，提交计算分析报告的情况，以及最后的考试为依据，进行本课程成绩的最终评定。
五、拟任课教师情况
申焱华（主讲），副教授，博士，近3年的任课情况：（本科）车辆人机工程，现代设计方法概论；（研究生）多体动力学；
参考书：
（1）Thomas D.Gillespie著，赵六奇，金达锋译，车辆动力学基础，清华大学出版社，2006.12
（2）Manfred Mitschke, Henning Wallentowitz著，陈荫三，余强译汽车动力学（第四版）清华大学出版社，2009.12
（3）Dave Crolla,喻凡著，车辆动力学及其控制，人民交通出版社，2004。1
第一节车辆扩展操纵模型的推导
汽车系统动力学-kejian
5.发展趋势：
车辆动力学研究由被动元件设计转变为采用主动控制 来改变车辆动态性能。随着多体动力学的发展及计算机技 术的发展，使汽车系统动力学成为汽车 CAE技术的重要组 成部分，并逐渐朝着与电子和液压控制、有限元分析技术 集成的方向发展。
一、车辆主动控制
车辆控制系统的构成都将包括三大组成部分，即控制 算法、传感器技术和执行机构的开发。而控制系统的关键， 控制律则需要控制理论与车辆动力学的紧密结合。
动力学的发展过程分为三个阶段：
阶段一（20世纪30年代） 1.对车辆动态性能的经验性的观察 2.开始注意到车轮摆振的问题 3.认识到车辆舒适性是车辆性能的一个重要方面 阶段二（30年代—50年代） 1.了解了简单的轮胎力学，给出了轮胎侧偏角的定义 2.定义不足转向和过度转向 3.建立了简单的两自由度操纵动力学方程 4.开展了行驶平顺性研究，建立了K2实验台， 5.引入前独立悬架
③数学等效模型：动态行为的数学形式是相同 的，可用等效的常系数微分方程来描述 数学模型有理论建模和试验建模两类： a.理论建模是指从机械结构的设计图样出发，作出必要的 假定和简化，根据力学原理建模。
系统分析法 理论方法： 状态空间法
健合图法 b.试验建模包括系统识别和参数识别。
模态分析法 实验方法:
第一章 概述
阶段三（1952 年以后） 1.通过试验结果和建模，加深了对轮胎特性的了解 2.在两自由度操纵模型的基础上，建立了包括侧倾的三自由 度操纵动力学方程 3.扩展了对操纵动力学的分析，包括稳定性和转向响应特性 分析 4.开始采用随机振动理论对行驶平顺性进行性能预测
随后几十年，汽车制造商意识到行驶平顺性和操纵稳定 性在产品中的重要作用。随着计算机技术的发展 ADMAS,ABS,
车辆系统动力学第一章 (2)
一、转向架基本作用及要求
运输：车辆上采用转向架是为增加车辆的载重、 长度与容积，提高列车运行速度，以满足铁路运 输发展的需要；
运动形式转换：保证在正常运行条件下，车体都 能可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使车轮 沿钢轨的滚动转化为车体沿线路运行的平动；
轴重设计
轴重不应过高，以便将轮和轨的磨损降至最低水 平，并可避免疲劳；
轴重不应过低，以便保证交叉风的稳定性，特别 是对于头车来说更应如此；
达到最好均衡轴重分配因素如下： 运行稳定性 车轮磨损 交叉风的稳定性 粘着力 疲劳情况
车体几何学设计
车体横断面应相对于限 界来优化（考虑动态包 络线）；
因此，本课程将围绕采取哪些措施来提高或获 得优良的车辆系统动力学性能来讲解。
• 结构形式设计与要求 • 参数设计与要求
第一章 概论
24
课程讲解思路
讲解思路
结构与参数 轨道不平顺 动力学计算
轮轨接触 轴箱定位 中央悬挂
动力学模型
第一章 概论
25
转向架基本结构及功能实现 • 转向架基本作用及要求 • 客车转向架基本结构
车辆动力学基础 任尊松
北京交通大学 机电学院
第一章 概论
1
高速列车/动车组的运行要求
稳定性
舒适性
安全性
可靠性
经济性
高速
第一章 概论
振动的加剧，相对运动的速度提高
2
第一章 概论
第一节 第二节 第三节 第四节
第五节 第六节
研究内容和目的 车辆动力学研究与实践 铁路发展趋势 世界高速铁路
我国铁路高速技术发展
❖ 上世纪90年代，国外技术进入相对成熟期；
❖ 国内在70年代末在该方面的研究才真正开始起步， 并形成对国外先进技术的追赶之势；但终因基础薄 弱、起步晚，虽然经过20多年的致力发展，目前仍 与国外先进技术有一定的差距。
系统工程课件第一章(1)
v 管理科学的发展与管理人才培养
管理科学发展的“制高点” ——系统化管理
T型人才
系统工程课件第一章(1)
导论：What
v SE是以大规模复杂系统（特 别是管理系统）为研究对象， 在系统理论、管理科学及其运 筹学、专业工程技术等学科基 础上形成的一门交叉学科。通 过学习，主要使学生掌握分析 与解决一般管理系统问题的思 想、程序和方法。
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
(二)系统理论的产生与发展
系统工程的研 究对象
一般系统论、控制论、信息论、 耗散结构理论、协同学及自组织理论
等是系统理论的重要内容和SE的理论基础。
。
SE的概念与 特点
系统工程课件第一章(1)
第一章 系统工程概述
系统工程的 产生、 发展 及应用
第三段
（课堂习题2）[2]
v 系统工程应用实例 [2] v （课程总结）[1]
第四段
系统工程课件第一章(1)
导论：Who/Where v Who/Where?
Who —— 学生为主体，教师为主导。 Where —— 将课堂内外的学习结合起来！
系统工程课件第一章(1)
导论：How
v How?
建议注坚重持系问统题思导1耳2考向、、说不严话许禁点3使迟平0名%用到时一，手及10次两机中%无次及途+(故扣交早期未除头退中到7接+0期扣%末除，考平三试时次）成无9绩平0时% 采用系统化3方、法不无成故绩缺。课作业一次未交及抄袭扣除
系统工程课件第一章(1)
2020/11/30
系统工程课件第一章(1)
第一章 Hamilton系统
力学 原理
变分 原理
积分原理
1.2 各力学体系间的关系
1.2.1 各力学体系第一性原理
力学第一性原理也称作力学最高原理，是指力学中最基本最普遍的 规律，它是在人类反复实践与深入认识自然界客观规律的过程中建立起 来的。原理本身是不需要数学推证的，它的正确性可通过由它推导出的 定理和方程对某一自然现象的预测与实际观测的比较来得到证实。对一 门学科来说，原理具有高度概括性，学科中的所有定理及方程都可以由 它推演出来，因此它对一门学科的所有命题起到了统一的作用。可以说 一门学科的系统性与严密性，及其对客观世界反映的深入程度，可从该 学科的基本原理的普遍性与概括深度来说明。 不变分 原理 微分原理 如牛顿第二定律、达朗贝尔原理等
dP d 2r F m 2 ma dt dt
由牛顿第二定律的表达式我们可以看出其具有以下两个明显的特点： （1）该定律着重讨论质点在力作用下所获得的加速度或在几何空间的 运动轨迹，这使得以此为基础的整个牛顿力学具有较强的直观性，但同 时也使得牛顿力学的应用具有很大的局限性，只能用于解决纯力学领域 的问题。 （2）该定律是着眼于单需要解算的独立方程个数也越多，这便是牛顿力学 运算较复杂的原因。
经典 力学
分析 力学
分析力学是Lagrange等人于十八世纪在牛顿力学 基础上建立的经典力学的一个体系，因为所用的 方法完全是数学分析，故称之为分析力学。它以 达朗贝尔原理和Hamilton原理为基础，分析质量 和物体的能量情况，由此探讨物体机械运动规律。 分析力学中涉及的量多数是标量，如动能、势能、 拉格朗日函数、Hamilton函数等，动能和势能是 其中最关键的量。分析力学的体系和方法不局限 于力学领域，对于物理学的其他领域也非常有用， 其原因是它将物理规律抽象为数学原理，揭示了 物理规律背后更普遍的性质。
Anylogic系统动力学教程
系统动力学教程© 1992-2005 XJ Technologies Company Ltd. .xjtek.所有© 1992-2005 XJ Technologies。
保留所有权利。
XJ Technologies Company Ltd AnyLogicxjtek..xjtek./products/anylogicContents目录关于此教程 (1)1. 产品生命周期模型 (2)1.1 创建一个新工程 (2)1.2 分析此模型 (3)1.3 将客户和潜在客户建模为存储体（stock） (4)1.4 将购买建模为一个流 (6)1.5 定义购买流对人群的影响 (6)1.6 加入常数 (8)1.7 定义存储体（stock）的初始值 (10)1.8 加入从属动作（auxiliary） (10)1.9 定义购买率公式 (11)1.10 查看因果依赖性 (12)1.11 配置仿真 (13)1.12 运行模型 (14)1.13 查看变量的值 (15)1.14 用图表显示变量的变化 (15)1.14.1 查看客户和潜在客户数目动态信息 (15)1.14.2 查看购买率 (17)1.14.3 查看不同购买源的贡献 (17)1.15 创建一个显示台（show-bench） (18)1.15.1 创建动画图 (18)1.15.2 创建动态的存储体（stock）和流图 (19)1.15.3 加入控件 (23)2. 扩展产品生命周期模型 (27)2.1 加入替代性购买逻辑 (27)2.1.1 建模产品丢弃率 (27)2.1.2 修改动画 (29)2.2 建模需求循环 (31)2.2.1 向我们的模型中加入实验数据 (31)2.2.2 用公式表示购买比例 (33)2.3 建模一个推广战略 (35)2.3.1 建模广告支出 (35)2.3.2 建模一个推广计划 (37)2.4 优化产品的市场进入战略 (39)2.4.1 查看市场饱和度 (39)2.4.2 配置优化 (41)2.4.3 运行优化 (43)3. 总结 (45)关于此教程AnyLogic TM支持多种不同的建模技术。
车辆系统动力学第一讲PPT课件
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4、轴箱悬挂。是将轴箱和构架在纵向、横向以 及垂向联接起来，并使两者在这三个方向的相 对运动受到相对约束的装置。 对于客车/动车组而言，主要包括轴箱弹簧、轴 箱定位装置以及轴箱减振器等。 5、中央悬挂。是将车体和构架/侧架联结在一起 的装置，一般具有衰减车辆系统振动、提高车 辆运行平稳性和舒适性的作用。
2021
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以上这些干扰引起车辆何种振动？
如何来评价他们对车辆安全性和乘坐舒适 性的影响？
车辆部件经过运转后出现老化现象会给 运行安全性和乘坐舒适性造成什么样的 影响？
车体轻量化后产生的颤振会达到怎样的 程度？
2021
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4、交会
列车交会时车辆受到的气动力主要有气动横向 力和气动升力。列车高速运行时，处于列车尾 流影响范围内的人员和物品有可能卷入尾流中， 造成人员伤亡或列车受损事故。 过去，中国列车时速较低，列车空气动力学问 题并不突出。列车提速后，列车运行阻力急剧 增加，能耗过大；列车高速交会产生的空气压 力瞬变，导致客车侧墙变形过大，并伴有强烈 的空气爆破声能击碎车窗玻璃。
蛇行运动不仅会降低乘坐舒适性，而且会破坏轨 道甚至列车脱轨、倾覆等安全事故。
2021
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在造新车或在提高列车运行速度时，为使产 生蛇行失稳现象的临界速度大大高于正常运 行速度，应该如何设计车辆系统？
当部件老化或车轮出现磨损时，如何防止蛇 行失稳的发生，使列车仍能够稳定、安全地 行驶？
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2、曲线通过
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6、倾覆安全性
轻量化列车，在曲线上的行驶速度会有所 提高，当遭受横风时，是否能否防止列车 倾覆，提高安全性呢？
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7、运动与控制
第一章单自由度机械系统动力学建模讲解
3 动力分析
抛弃了对驱动构件运动规律的理想假定，把原动机包括 在机械系统之内来进行分析，分析的对象是整个机械系 统，求解的是微分方程或代数-微分混合方程。
4 弹性动力分析
随着机械系统向高速轻质化发展，构件的柔度加大，惯 性力急剧加大，构件的弹性变形可能给机械的运动输出 带来误差。机械系统柔度 系统的固有频率 ，机械 运转速度 激振频率 可能会发生共振，破坏运动精度 ，影响疲劳强度，引发噪声。
故有： J e
J 1
z2 z1
2
J2
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2
2
l
2
m4
2
l sin
2
2
2
9J1 J 2 m3l 2 m4l 2 sin2 2
则：
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第1章电力拖动系统动力学22页PPT
工件
工作台
由于 =2n/60
Tmeq =9.55FmVm/n
考虑传动损耗 Tmeq =9.55FmVm/nC
第1章
(2)飞轮矩的折算
设做平移运动部分的物体重量为Gm，质量为m，
刨
折算前动能：
vm
刀
Fm
工件
折算后动能：
工作台
折算前后的动能不变。 ∴ ∴
传动机构中其他轴上的 GD2的折算，与前述相 同。
第1章
3.工作机构做提升和下放重物运动时，转矩与飞轮矩 的折算 (1)转矩的折算 1)提升重物时负载转矩的折算 重物对卷筒轴的负载转矩为GmR 不计传动机构的损耗，折算后的负载转矩为:
若考虑传动机构的损耗，折算后的负载转矩应为:
提升重物时系统损耗的转矩为：
第1章
2)下放重物时负载转矩的折算 重物对卷筒轴的负载转矩为GmR 不计传动机构损耗，折算后的负载转矩为:
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图 1-21 拖 动 系 统 的 不 稳 定 运 行
第1章
谢谢！
第一章 电力拖动系统动力学
本章教学基本要求
电力拖动系统的运动方程式 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算 考虑传动机构损耗时的折算方法 生产机械的负载转矩特性
1.3电力拖动系统的动力学基础
1.3.1电力拖动系统的运动方程
电力拖动系统：单轴（重点介绍）、多轴（可折算成单轴）。
1、单轴电力拖动系统。 单轴拖动系统是指电动机输出轴直接拖动生产机械
1、当 T T L
dn 0 dt
电动机静止或等速旋转，电力拖动 系统处于稳定运转状态下。
2、当 T T L
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1.1 系统动力学概念
系统动力学（system dynamics, SD）是基于系统科学理论， 采用定性与定量相结合的方法，从系统微观结构入手，借 助计算机模拟技术来分析系统内部结构与其动态行为的关 系，并寻觅解决问题的对策的一门学科。
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1.2 系统动力学发展历史
系统动力学的发展过程大致可分为三个阶段： 第一阶段：20世纪50~60年代SD学科的诞生
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1.2 系统动力学发展历史
第二阶段：20世纪70-80年代的发展成熟
代表性成果
(1) Forrester J W, World Dynamics(2nd ed.)[M]. Cambidge MA: Productivity Press, 1971 . (2) Meadows D L, Meadows D W, Randers J, Bhrens W W. The Limits to Growth: a Report for the Club of Rome’s Project on the Predicament of Mankind[M], New York: Universe Books, 1972. (3) Meadows D L, Meadows D W eds. Toward Global Equilibrium: Collected Papers[M], Cambidge MA: Productivity Press, 1974 . (4) Mass N J. Readings in Urban Dynamics Vol 1.[M]. Cambidge MA: Productivity Press, 1974.
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参考文献
王其藩. 系统动力学. 上海: 上海财经大学出版社, 2009.
钟永光, 贾晓菁, 李旭. 系统动力学. 北京: 科学出版社, 2009. (普 通高校教育“十一五”国家级规划教材)
J.W.Forrester, 系统原理, 1986, 清华版译本.
J.W.Forrester, 工业动力学, 1985, 科学版译本. 蔡林. 系统动力学——在可持续发展研究中的应用. 北京: 中国 环境科学出版社, 2008. 俞金康. 系统动态学原理及其应用. 北京: 国防工业出版社, 1993. 谭惠民. 系统动力学. 北京: 国防工业出版社, 1989.
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1.2 系统动力学发展历史
第二阶段：20世纪70-80年代的发展成熟
代表性成果
(5) Schroeder W W, Sweeney R E, Alfeld L E, eds. Readings in Urban Dynamics Vol Ⅱ.[M]. Cambidge MA: Productivity Press, 1975. (6) Alfeld L E, Graham A K. Introduction to Urban Dynamics [M]. Cambidge MA: Productivity Press, 1976.
这一阶段为SD的进一步发展奠定了基础，迈开了由理论走 向实际应用的重要步伐。一些重要的专著，如Forrester教 授的《城市动力学》、《世界动力学》，Meadows教授等 的《增长的极限》等相继问世; 这一阶段SD的研究领域已远远超出工业系统的范围, 对于反 馈过程，SD并不拘泥于数学上复杂的反馈理论，而作出了 简明的实用解释，强调实用性; 这一阶段以世界模型和美国国家模型最为著名；
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参考文献
苏懋康. 系统动力学原理及应用. 上海: 上海交通大学出版社, 1988.
都兴富. 系统动力学原理及其应用. 成都: 西南财经大学出版社, 1989. 系统动力学在中国, . 喻学恒. 系统工程理论与应用第一卷: 系统动力学. 武汉: 武汉 大学出版社, 1988. 胡玉奎. 系统动力学——战略与策略实验室. 杭州: 浙江人民出 版社, 1988.
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系统动力学的应用
美国国家模型
20世纪70年代，Forrester教授又对美国国家模型进行研究， 建立了方程式多达4000的美国国家系统动力学国家模型，该 模型把美国的社会、经济问题作为一个整体加以研究，揭开 了当时一些令经济学家困惑的问题，如通货膨胀、失业率和 实际利率同时增长的问题；其最有价值的研究成果是揭示了 美国与西方国家经济长波（long wave）形成的内在原因。
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1.2 系统动力学发展历史
第二阶段：20世纪70-80年代的发展成熟
世界模型 国家模型 项目管理领域
应用领域
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1.2 系统动力学发展历史
第三阶段：20世纪90年代至今 SD广泛应用与传播
SD在世界范围内得到广泛的传播，其应用范围更广泛; 目前SD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；美、英、法、联邦德国、日本等国纷纷采用系 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。
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1.2 系统动力学发展历史
第三阶段：20世纪90年代至今 SD广泛应用与传播
代表性成果
(1) Abdel- Hamid T K, Madnik S K. Software Project Dynamics: An Integrated Approach [M]. Englewood Cliffs NJ: Prentice Hall, 1991. (2) Sterman J D. Modeling Managerial Behavior: Misperceptions of Feedback in a Dynamic Decision Making Experiment [J]. Management Science, 1989, 35(3): 321-339. (3) Meadows D L, Meadows D W, Randers J. Beyond the Limits: Confronting Global Collapse, Envisioning A Sustainable Future[M], Post Mills VT: Chelsea Green, 1992. (4) Senge, peter M. The Fifth Discipline Fieldbook-Strategies and Tools for Building a learning Organization [M]. New York: Doubleday Currency, 1990. 18
SD起源于1956年，创始人是MIT的J.W.Forrester教授；SD 的初期主要用于工业企业管理； 这一阶段明确了结构的概念，即从反馈环或系统子结构的 角度来认识系统，主要研究平衡条件的变动对稳态的影响， 而不是增长或衰减等瞬态过程；系统概念在社会科学中得 以巩固，有关系统原理的教材及实验手段得到普及；SD主 要致力于公司的政策修订；
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1.3 系统动力学在我国的发展
2、理论领域 我国学者在理论方面的研究，主要是以SD理论为主框架， 综合应用多种理论和方法的综合分析动态研究方法。 （1）SD和图论相结合 应用图论分析方法给出SD的流量图的极大出树及反馈回路 一种确定方法，建立了系统动力学的流率基本入树建模法， 枝向量行列式矩阵反馈环计算法，得到另一种系统动力学 规范化建模方法——基于入树结构理论的建模方法； （2）SD和GA算法结合 利用GA算法来研究系统结构的变化。
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第一章 系统动力学概论
南京农业大学管理工系
Nanjing Agricultural University
Department of Management Engineering 7
本章主要内容
1.1 系统动力学概念
1.2 系统动力学发展历史 1.3 系统动力学在我国的发展 1.4 专用模型语言与软件的发展
系统动力学
张 冬 青
Email:hollycase@
南京农业大学管理工程系
Nanjing Agricultural University
Department of Management Engineering 1
系统动力学的应用
世界模型
20世纪70年代，世界工业生产呈指数增长,而金融与经济却 处在周期性衰退,通货膨胀；人口迅速增长，城市人口发展 失控，就业困难；非再生自然资源消耗呈指数增长,资源日 渐枯竭,生态环境恶化。 罗马俱乐部探索产生这些问题的原因，寻求未来世界与人类 摆脱困境的出路。由于这些问题涉及社会、经济和技术等因 素，而且这些因素之间呈现错综复杂的关系，鉴于当时一些 常用的理论方法、工具难以解决，他们求助于SD.
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1.3 系统动力学在我国的发展
3、我国学者在SD方面代表性文献
(1) 王其藩. 系统动力学[M]. 北京: 清华大学出版社, 1994.
(2) 王其藩. 高级系统动力学[M]. 北京: 清华大学出版社, 1995. (3) 王其藩. 复杂大系统综合动态分析与模型体系[J]. 管理科学 学报, 1999, 2(2): 15-19, 27. (4) 宋世涛,魏一鸣,范英. 中国可持续发展问题的系统动力学研 究进展[J]. 中国人口、资源与环境, 2004, 14(2): 42-48.
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主要内容
系统动力学概论 基本概念和构模主要过程与步骤 系统动力学构模原理、方法及模型体系的演进 Vensim建模基础 一阶系统 二阶系统 简单系统的振荡 系统动力学模型的建立 模型的调试、改进与检验 系统动力学实际应用 系统动力学最新发展与未来展望