第一章系统建模与仿真概述精品PPT课件
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系统建模与仿真
5.2系统建模
❖5.2.1对系统模型的要求和建模的原则 ❖5.2.2系统建模方法与步骤
系统模型与仿真
5.3系统工程研究中常用的主要模型
❖5.3.1结构模型 ❖5.3.2网络模型 ❖5.3.3状态空间模型
5.4系统仿真概述
❖5.4.1系统仿真的概念 ❖5.4.2仿真技术的发展 ❖5.4.3系统仿真分类 ❖5.4.4系统仿真的基本步骤
外在的影响并对一些过程作合理的简化。
5.1系统模型
5.1.2建立系统模型的必要性
人类认识和改造客观世界的研究方法一般说来有三种，即实验法、 抽象法、模型法。
实验法是通过对客观事物本身直接进行科学实验来进行研究的，因 此局限性比较大。
抽象法是把现实系统抽象为一般的理论概念，然后进行推理和判断， 因此这种方法缺乏实体感，过于概念化。
三、岩溶旅游资源
岩溶旅游资源的概念
岩溶景观：又称“喀斯特景观”。地面往往崎岖 不平，岩石嶙峋，奇峰林立；地表河流稀疏；地 下则发育有地下河、溶洞等。中国广西的桂林山 水即为典型的岩溶景观。
三、岩溶旅游资源
岩溶旅游资源的分类 地上：石芽、峰丛、峰林、孤峰 地下：落水洞、漏斗、溶蚀洼地
三、岩溶旅游资源
10钟讲解
一、西南地区的位置与范围
本区包括云南、贵州和广西三个省区； 位于我国西南边陲，北部与四川、西藏相连，东部与广东
相连，南部及西南部与老挝、越南和缅甸唇齿相依；
多民族省区；云南有25个少数民族、贵州有17个、广西有 11个，民族文化绚丽多姿“三里不同风，五里不同谷，大
节三六九，小节天天有” 。
四、民俗文化文化旅游资源
民俗文化旅游资源分类
古遗迹：古城 建筑设施：灯塔、港口、庙会 人文活动：劳动生产、体育运动、民俗文化信仰 民俗文化商品：山珍、民俗文化工艺品、民俗文
❖5.2.1对系统模型的要求和建模的原则 ❖5.2.2系统建模方法与步骤
系统模型与仿真
5.3系统工程研究中常用的主要模型
❖5.3.1结构模型 ❖5.3.2网络模型 ❖5.3.3状态空间模型
5.4系统仿真概述
❖5.4.1系统仿真的概念 ❖5.4.2仿真技术的发展 ❖5.4.3系统仿真分类 ❖5.4.4系统仿真的基本步骤
外在的影响并对一些过程作合理的简化。
5.1系统模型
5.1.2建立系统模型的必要性
人类认识和改造客观世界的研究方法一般说来有三种，即实验法、 抽象法、模型法。
实验法是通过对客观事物本身直接进行科学实验来进行研究的，因 此局限性比较大。
抽象法是把现实系统抽象为一般的理论概念，然后进行推理和判断， 因此这种方法缺乏实体感，过于概念化。
三、岩溶旅游资源
岩溶旅游资源的概念
岩溶景观：又称“喀斯特景观”。地面往往崎岖 不平，岩石嶙峋，奇峰林立；地表河流稀疏；地 下则发育有地下河、溶洞等。中国广西的桂林山 水即为典型的岩溶景观。
三、岩溶旅游资源
岩溶旅游资源的分类 地上：石芽、峰丛、峰林、孤峰 地下：落水洞、漏斗、溶蚀洼地
三、岩溶旅游资源
10钟讲解
一、西南地区的位置与范围
本区包括云南、贵州和广西三个省区； 位于我国西南边陲，北部与四川、西藏相连，东部与广东
相连，南部及西南部与老挝、越南和缅甸唇齿相依；
多民族省区；云南有25个少数民族、贵州有17个、广西有 11个，民族文化绚丽多姿“三里不同风，五里不同谷，大
节三六九，小节天天有” 。
四、民俗文化文化旅游资源
民俗文化旅游资源分类
古遗迹：古城 建筑设施：灯塔、港口、庙会 人文活动：劳动生产、体育运动、民俗文化信仰 民俗文化商品：山珍、民俗文化工艺品、民俗文
生产系统建模与仿真课件第1章仿真概述
2018/9/19
20
1.3 系统建模与仿真的发展趋势
3 发展趋势
总体而言，计算机仿真技术正朝一体化建模与仿真环境的方 向发展，其主要热点为： 面向对象仿真：从人类认识世界的模式出发，提供更自然、 更直观、具有可维护性和可重用性的系统仿真框架； 定性仿真：以非数字手段处理信息输入、建模、行为分析和 结构输出,研究系统的定性行为,突破传统定量仿真的局限； 智能仿真：把以知识为核心和人类思维行为为背景的智能技 术，引入建模与仿真过程； 分布式仿真：通过计算机网络将分散在不同地点的仿真设备 互联，构成时间和空间相耦合的虚拟仿真环境；
系统尚不存在的情况下对于系统或活动本质的实现”。
• 1978年Korn在《连续系统仿真》一述中将仿真定义为“用能 代表所研究的系统的模型做实验”。 • 1984年Oren提出“仿真是一种基于模型的活动”，被认为是 现代仿真技术的一个重要概念。
• 基本共同观点是：仿真是基于模型进行的。
• 仿真是对真实世界的模拟。
2018/9/19 15
1.2 流行仿真软件简介
4 RaLC(乐龙)
乐龙软件由日本人工智能服务有限公司开发，完全中文化 界面，点击按钮即可在三维立体画面上显示出的对象物体，通 过对这些对象物体的配置来进行设计，对各个对象物体的形状 和规格，即使在仿真执行中也很容易可设置其属性。可以非常 直观且简单的建模。用户独创性机器设备可以与模型整合。人 工作业功能的作业管理器也可以说是杰作，如，对于“分拣、 验货、包装、搬运” 等一系列作业，用户既可以让多数人来 分担，又可以使工人互相协助;或设定作业优先度等。仅仅选 用内设菜单选项即可简单完成这些复杂的作业运行，不需要任 何复杂编程，且附带有能自动生成最短行进路径的智能化功能。
虚拟现实与系统仿真概述(PPT 44页)
虚拟现实（LNTU) 第一章 虚拟现实与系统仿真概述
19
虚拟现实分类
按照系统功能和实现方式的不同，可以分为三种类型：
（1）沉浸型虚拟现实系统（“可穿戴的”VR系统）
沉浸型虚拟现实系统提供完全沉浸的体验。 它利用头盔式显示器或其它设备，把参与者的 视觉、听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个 新的、虚拟的感觉空间，并利用位置跟踪器、 数据手套、其它手控输入设备、声音等使得参 与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中 的感觉。例如，在消防仿真演习系统中，消防 员会沉浸于极度真实的火灾场景并做出不同反 应。这种系统的优点是用户可完全沉浸到虚拟 世界中去，缺点是系统设备尤其是硬件价格相 对较高，难以大规则普及推广。
② 模型论：以各应用领域内的科学理论为基础，建立符合仿真 应用要求、通用的、各领域专用的各种模型的理论和方法 （模型的体系结构、建模的工具环境等）；
③ 仿真系统理论：研究和论述构建符合应用需求的仿真系统理 论和要求（仿真系统的体系和构成、设计及其公共关键技术、 研制和运用、规范和标准等）；
④ 仿真方法论：结合各应用领域的不同需求，研究仿真基本思 想和方法（定量仿真、定性仿真、集中式仿真、分布交互式 仿真、面向对象仿真、智能仿真等）；
实系统中，多个用户可通过网络对同一虚拟
设计
世界进行观察和操作，以达到协同工作的目
的。例如，异地的医科学生，可以通过网络，
对虚拟手术室中的病人进行外科手术。又如
风靡因特网的网络游戏，其实就是共享型虚
拟现实系统的有力表现。众多玩家可以在同
一个虚拟环境中交互式的进行交流、打斗、
组织甚至生存，让虚拟的情节持续发展。
虚拟现实
电信学院 刘文进
1
授课计划
《系统建模与仿真》概论
History for CVDS:
Development of mechanics for
CVDS
Self regulating governor for steam
engines
<1940
W W II Servom echanism >1940
M odern control theory and practice
确定了系统内部发生变化的过程
概论（1）--系统、模型、仿真（2） (系统的分类)
(1)工程领域: 机械,航空,航天,电力,冶金,化工和电子等. 非工程领域: 交通管理,生产调度,库存控制,生态环境
和社会经济等. (2) CVDS (Continuous Variable Dynamic Systems)
e2 e3 e4
e5
e6
tim e
Comparison with a CVDS Trajectory
D iscrete state
dx/dt = f(x,u,t)
tim e Hybrid System: each state can hide CVDS behavior
Historical Perspective on the Control and Optimization of DEDS and CVDS
概论（1）-- 系统、模型、仿真
不同系统之间的相似性
Ft
M
K
B
R
E t
C
L
M d d 2 2 x t B d d K x t F x t
L d d 2 q 2 t R d d C q t E q t
概 论 （ 1） -- 系 统 、 模 型 、 仿 真
系统模型与系统建模方法精品PPT课件
理 (ML/)
绘制 多级 递阶 有向
图
建立 解释 结构 模型
分析 报告
比较/ F 学习
理解系统结构的概念 系统的要素及其关系形成系统的特定结构。 系统结构可采用集合（构成系统诸要素间的关联 方式或关系）及其有向图（节点与有向弧）和矩 阵（可达矩阵等）这三种常用的表达方式，且具 有一一对应的关系。
32
设系统 由 n(n≥2) 个要素 （S1,S2…Sn) 组 成，集合为S，则S=(S1,S2…Sn)
系统诸要素是有机联系在一起的，一般以 两个要素间的二元关系为基础。
系统要s素i R间s j 的基本R表关示系s有i 与三s种j 有：关系
si R s j
R 表示 si 与 s j 没有关系
Si R~S j
素Si,Sj的要素对集合
称Ｓ上的二元关系集合，记作Ｒ
b．
(Si, S j )
Rb
通 常(与就Si用, S系j 表)统|示的S不i构, S同成j的要要素S素集, S对合i RＳS和j ,在i、Ｓ、上确1定,2的,某种n 二元关
系集合(ＲSib, S来j )共同表(S示j ,系Si统) 的基本结构
➢ 某系统由六个要素（S1,S2…S6)组成 ．经过两两判断:S3影响S1, S4影响 S3,S4影响S5,S4影响S6,S5影响 S1,S6影响S1， S2与S3互相影响),该 系统用集合如何表达
3、数学模型：用数学语言对系统进行抽象与描述的模型 ▲图表模型（符号模型）——用图表形式表示系统 结构或生产流程。
▲解析模型——用解析式表示的模型，如状态空间 模型
▲逻辑模型——表示逻辑关系的模型，如方框图等
▲ 及。网 元络素模之型 间的——相用互网关络系图，形如来网描络述计系划统模的型组，成Pe元tri素网 模型
绘制 多级 递阶 有向
图
建立 解释 结构 模型
分析 报告
比较/ F 学习
理解系统结构的概念 系统的要素及其关系形成系统的特定结构。 系统结构可采用集合（构成系统诸要素间的关联 方式或关系）及其有向图（节点与有向弧）和矩 阵（可达矩阵等）这三种常用的表达方式，且具 有一一对应的关系。
32
设系统 由 n(n≥2) 个要素 （S1,S2…Sn) 组 成，集合为S，则S=(S1,S2…Sn)
系统诸要素是有机联系在一起的，一般以 两个要素间的二元关系为基础。
系统要s素i R间s j 的基本R表关示系s有i 与三s种j 有：关系
si R s j
R 表示 si 与 s j 没有关系
Si R~S j
素Si,Sj的要素对集合
称Ｓ上的二元关系集合，记作Ｒ
b．
(Si, S j )
Rb
通 常(与就Si用, S系j 表)统|示的S不i构, S同成j的要要素S素集, S对合i RＳS和j ,在i、Ｓ、上确1定,2的,某种n 二元关
系集合(ＲSib, S来j )共同表(S示j ,系Si统) 的基本结构
➢ 某系统由六个要素（S1,S2…S6)组成 ．经过两两判断:S3影响S1, S4影响 S3,S4影响S5,S4影响S6,S5影响 S1,S6影响S1， S2与S3互相影响),该 系统用集合如何表达
3、数学模型：用数学语言对系统进行抽象与描述的模型 ▲图表模型（符号模型）——用图表形式表示系统 结构或生产流程。
▲解析模型——用解析式表示的模型，如状态空间 模型
▲逻辑模型——表示逻辑关系的模型，如方框图等
▲ 及。网 元络素模之型 间的——相用互网关络系图，形如来网描络述计系划统模的型组，成Pe元tri素网 模型
《系统仿真技术》课件
系统仿真的基本步骤
问题定义与模型建立
明确仿真目的，根据实际系统建立数学模型。
仿真模型实现
将数学模型转化为计算机程序，实现仿真模型的计算。
仿真实验与数据收集
运行仿真模型，收集实验数据，用于后续分析和评估。
结果分析
对实验数据进行统计分析，得出结论，支持决策制定。
系统仿真的常用方法
蒙特卡洛方法
基于概率统计的随机抽样技术，常用于解决复杂系统 的仿真问题。
特点
系统仿真技术具有高度逼真性、可重 复性和可控制性，能够模拟真实系统 的运行过程和行为，为系统设计、优 化和决策提供有力支持。
系统仿真技术的应用领域
航空航天
模拟飞行器、航天器的性能和 行为，优化设计。
交通运输
模拟交通流、车辆性能和交通 规划，提高交通效率和安全性 。
工业生产
模拟生产过程、设备和工艺， 优化生产效率和产品质量。
电力系统
分析电力系统的稳定性、 优化电网的运行和管理策 略。
06
CHAPTER
系统仿真技术在解决实际问 题中的应用
系统仿真技术在生产制造中的应用
01
生产调度仿真
通过仿真技术模拟生产线的运行 情况，优化生产调度，提高生产 效率。
02
工艺流程仿真
03
质量控制仿真
对生产制造过程中的工艺流程进 行模拟，发现潜在问题，优化工 艺参数。
03
02
仿真实验
根据建立的模型进行仿真实验，模 拟系统的运行过程。
系统优化
根据分析结果对系统进行优化和改 进。
04
混合系统仿真的应用实例
制造系统
分析制造过程的性能、优 化生产线的布局和管理策 略。
物流系统
第一章 绪论 《系统建模与仿真》PPT课件
分相邻两工件均在弯道与分别位于
弯道和直道两种情况讨论。对于前 者有：
a l L1(r) 2r arctan r b
对于分别位于弯道和直道的情况，
则有：
l L2 (r) a
r 2 b2 2r arctan
rb r b
例如，一个长为l，质量为m单摆，单摆的运动是简谐运动，其周期 是
T 2 l
系统建模与仿真的发展历史及趋势
年代
1600～1940
20世纪40年代
20世纪50年代中 期
20世纪60年代
20世纪70年代
20世纪70年代中 期
20世纪70年代中 期
20世纪80年代中 期
20世纪90年代
发展的主要特点 在物理科学基础上的建模 电子计算机的出现 仿真应用于航空领域
工业控制过程的仿真 包括经济、社会和环境因素的大系统仿真 系统与仿真的结合，如用于随机网络建模的SLAM仿真系统
从题目给的已知条件，可以列出以下情况：
2的倍数加1＝3、5、7……119； 3的倍数加2＝5、8、11……119； 4的倍数加3＝7、11、15……119；
5的倍数加4＝9、14、19……119； 6的倍数加5＝11、17、23……119；
119
7的倍数加0＝7、14、21、……119。
多面体的顶点数、面数与棱数
不适合仿真的规则
1.当问题可用普通方法解决时，不应使用仿真。 2.问题可得到解析解时，不应使用仿真。 3.如果直接实验更为简单，不应使用仿真。 4.如果成本超过仿真节约的费用，不使用仿真。 5.如果没有足够的资源，不使用仿真。 6.如果没有足够的时间，不使用仿真。 7.如果无数据可用，甚至无法估计，则不建议使用仿真。 8.如果没有足够的时间或无人可用，则仿真是不适合的。 9.如果对仿真有不合理的预期（如要求过多过快，或对 仿真德能力被过高估计），则仿真是不适合的。 10.如果系统行为太复杂或不可定义，则不适合使用仿 真
机电系统建模与仿真PPT课件精品文档
<一>从功率键合图推导状态方程 1、确定状态变量和输入变量
功率键合图中，C元、I元有导数或积分关系，故取C 元的流变量f，I元的力变量e作为状态变量。
C作用元：
f
1 c
vdt
p
1 c
qdt
u
1 c
idt
1 X 位移 c
1 V 体积
c
1
Q c
电荷
I作用元：
v
1 I
Fdt
q
1 I
1.电系统建模与仿真概述1-1
● 机电系统三大问题：
①已知输入（激励）和系统特性（动态特 性或数学模型）求响应预测问题→仿真；
②已知输入和输出，求系统特性，此为系 统识别问题；
③已知输出和系统特性，求输入，此为载 荷识别问题；
建模与仿真专题讲座 功率键合图
一、作用
二、构成与符号
三、建模与仿真
第一步： 画出功率键合图 功率键合图
第二步：写出功率键合图中储能元件上原来的因 变量之间的关系
V12
1 I阀
P12
F11
1 C弹
x12
P2
1 C管
v2
第三步：应用键合图的规则及其变量间的逻辑关系，将 各状态变量的一阶导数（相当于原来的自变量） 推导成储能元功率键上的因变量及输入变量的代 数或函数关系。
p1
p3
q1
△p=p2
p2 q2
p1 1 p3
q1
q3
p1=p2+p3
用1结点表示带有液阻的管路
q1=q2=q3=q
《MATLAB与系统仿真》PPT课件
是系统某种特定性能的一种抽象形式。
模型的表达形式有物理模型和数学模型两类。
数学模型是系统的某种特征本质的数学表达式， 是用数学公式来描述所研究的客观对象或系统中 的某一方面的问题。
数
静态模型
学
连续系统模型
模
动态模型 离散系统模型
型
编辑版ppt
15
三、系统仿真
一个较流行于工程技术界的定义是：仿真是 通过对系统模型的实验去研究一个存在的或设计 中的系统。这种定义适用于概括了所有工程的 (技术的)或非工程的(非技术的)系统。
30
工程实际对仿真技术提出的新需求：
１、减少模型的开发时间； ２、提高模型建立的精度和实验的精度； ３、改进人与人、人与计算机的通信。
编辑版ppt
31
本课程主要讲授内容 １、系统建模的基本方法与模型处理技术 ２、连续系统的数字仿真程序通用算法
－数值积分仿真方法学 ３、连续系统模型的离散化处理技术 4、计算机仿真软件－MATLAB
动而发生变化的系统进行仿真称为离散事件系统 仿真。其数学模型多用流程图或网络图来描述。
（3）混合系统仿真：
当系统的数学模型是由上述两类模型混合 构成时，称为混合系统仿真。其仿真方法是将 上述两类方法综合于一体。
（4）系统动力学仿真： 当对象的数学模型是用系统动力学方程式来
描述时，该系统的仿真称为系统动力学仿真。
法。模拟计算机由一些基本的模拟运算部件组成， 这些运算部件有：积分器、加法器、系数器、函 数发生器、乘法器等。
模拟计算机是并行运算的，运算速度快，但 精度不高，由于它可以实现传递函数为1/s的积 分运算，可以方便地求解微分方程。
编辑版ppt
24
（2）数字计算机仿真：
模型的表达形式有物理模型和数学模型两类。
数学模型是系统的某种特征本质的数学表达式， 是用数学公式来描述所研究的客观对象或系统中 的某一方面的问题。
数
静态模型
学
连续系统模型
模
动态模型 离散系统模型
型
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15
三、系统仿真
一个较流行于工程技术界的定义是：仿真是 通过对系统模型的实验去研究一个存在的或设计 中的系统。这种定义适用于概括了所有工程的 (技术的)或非工程的(非技术的)系统。
30
工程实际对仿真技术提出的新需求：
１、减少模型的开发时间； ２、提高模型建立的精度和实验的精度； ３、改进人与人、人与计算机的通信。
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31
本课程主要讲授内容 １、系统建模的基本方法与模型处理技术 ２、连续系统的数字仿真程序通用算法
－数值积分仿真方法学 ３、连续系统模型的离散化处理技术 4、计算机仿真软件－MATLAB
动而发生变化的系统进行仿真称为离散事件系统 仿真。其数学模型多用流程图或网络图来描述。
（3）混合系统仿真：
当系统的数学模型是由上述两类模型混合 构成时，称为混合系统仿真。其仿真方法是将 上述两类方法综合于一体。
（4）系统动力学仿真： 当对象的数学模型是用系统动力学方程式来
描述时，该系统的仿真称为系统动力学仿真。
法。模拟计算机由一些基本的模拟运算部件组成， 这些运算部件有：积分器、加法器、系数器、函 数发生器、乘法器等。
模拟计算机是并行运算的，运算速度快，但 精度不高，由于它可以实现传递函数为1/s的积 分运算，可以方便地求解微分方程。
编辑版ppt
24
（2）数字计算机仿真：
生产系统建模与仿真概述(PPT 156页)
课程介绍
课程主要内容： •离散事件系统建模与仿真的基本原理 •离散事件系统建模与仿真的方法 •Petri网建模与仿真
课程的先修课程： •生产运作与管理 •运筹学 •计算机编程与应用技术 •概率论与数理统计
课程的考核方法： 完成相关作业及期末考核。
工业工程与管理系 Industrial Engineering & Management
1.3 服务系统仿真的特征
• 服务技术与服务管理的结合
工业工程与管理系 Industrial Engineering & Management
实例求解
• 实例目标：了解仿真 • 求解方法：手工仿真 • 求解平台：Excel • 求解原理：
– 每个文件的处理时间（工作时间tw）是一个随机过程，符合一定的 概率分布；
– 该工作人员一上班就开始处理文件，所以第一个文件处理的开始时 间就是仿真的开始时间（0时刻），后续文件的开始时间tf＝上一文 件的结束时间或休息后的时间；
在离散事件系统中，各事件以某种顺序或 在某种条件下发生,并且大都是随机性的， 不能用常规的方法加以研究。
连续系统事件的发生在时间和 空间上都是连续的。
在连续系统的数字仿真中，时 间通常被分割成均匀的间隔， 并以一个基本的时间间隔计时。
在连续系统仿真中，系统动力 学模型是由表征系统变量之间 关系的方程来描述的。
工业工程与管理系 Industrial Engineering & Management
1.1 离散事件系统仿真的基本概念
• 系统仿真方法适用怎样的领域？
系统仿真的方法适用于任何的领域
工程类
非工程类
机械 电子 化工 交通 管理 经济 政治
相关主题
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4
1.1.3系统的一般模型
系统是相对外部环境而言的，并且和外部环境的界限往往是模糊过 渡的，所以严格的说系统是一个模糊集合。
输入、处理和输出是系统的三要素。
反馈
输入
处理
输出
环境
干扰
系统的一般模式
5
1.1.4系统的分类
系统的分类方法很多，按照不同分类方法可以得到各种类型的系统。 如按系统的输出结果分可以分为确定型和随机型系统；根据系统的变化与 时间的关系可以分为连续型和随机型系统；根据转换的复杂程度可以分为 简单系统和复杂系统。其中最重要的一种分类方法是根据系统的变化与时 间的关系分为连续型和离散型两种系统。
S0
输入 状态向量
r1 阶段收益
S1
P1 参数向量
D1 决策向量
输出 状态向量
求解方法
当 期 决 策 (D 1)
12
下图则表示一个复杂系统——多阶段综合计划决策系统。
初始条件
∑
∑
∑R
r1
r2
r3
rn
S0
1
S1
2
S2
3
S3
n
Sn
W0，P0，I0
D1
D2
D3
Dn
求解方法
当期决策(Di) Wi，Pi
13
16
(2)图形模型
1)流程图：反映某种实体的流转过程，例如生产流程图。 2)方框图：一个系统由许多子系统组成，用方框来代表子系统从而简化了对问 题的说明。 3)结构图：用来研究系统元素之间逻辑联系、结构层次、空间分布等。如管理 决策的层次结构、企业的组织结构。 4)流图：可分为信息流图、资金流图和物流图。
1.2系统建模概述
物流系统模型具有如下三个特征： (1)物流系统模型是实体的抽象或模仿； (2)物流系统模型是由与分析问题有关的因素所组成； (3)物流系统模型是用来表明这些因素间的关系。 使用模型的意义在于三个方面： 首先，客观实体系统很难做试验，或者根本不能做试验； 其次，对象问题虽然可以作试验，但是利用模型更便于理解； 第三，模型易于操作，利用模型的参数变化来了解现实问题的本质和规律 更加经济方便。因此，在系统分析中模型被广泛地应用。
14
1.2.1系统模型的种类
从不同的角度观察模型，可以得出多种不同的分类方法。按照模型的形 式分，模型有抽象模型和形象模型；按模型中变量的性质分，模型有动态模 型和静态模型、连续模型和离散模型、确定性模型和随机性模型等；按模型 的规模分，模型有宏观模型、微观模型；按规模的用途分，模型有工程用模 型、科研用模型、管理用模型等。在此，就模型的形式对模型进行细分。
根据系统状态的变化与仿真时间的关系，可以将系统划分为连 续型系统、离散型系统、连续——离散复合型系统。连续型系统是 指系统状态随仿真时间呈连续型的变化；离散型系统是指系统状态 随仿真时间呈间断性的变化，即系统状态仅在有限的时间点发生跳 跃性的变化；连续——离散复合型系统中变量可以作连续性及离散 性变化，或在连续变化中作离散性突变，仿真时间可以是连续的， 也可以是离散的。
8
(a)连续系统
参 变 量
时间
连续系统(具有连续仿真时间)
参 变 量
时间
连续系统(具有离散仿真时间)
9
(b)离散系统
参 变 量
事件时间
时间
10
(c)连续——离散复合型系统
库
存
订
量
货
量
时间
11
(3)简单系统和复杂系统
系统的这种划分取决于转换的复杂程度。下图表示了一个简单系统——单阶段综 合计划决策系统。
3
(4)系统的目的性 任何系统都是有目的和目标的。
(5)系统对环境的适应性 任何系统都处于一定的环境之中，系统总要受到环境的影响和制
约。系统也要对环境的变化做出某种反应。人们把环境对系统的影响 称为刺激或冲击，而系统对环境的反应称为反响。系统对环境的适应 性表现为环境对系统提出的限制和系统对环境的反馈控制作用。
15
1.抽象模型
(1)数学模型
数学模型又可分为方程式型，如静态投入－产出模型；函数型模型， 如柯布－道格拉斯生产函数；概率统计模型，利用已有的数据按概率、 统计的方法建立的模型；逻辑型模型，用逻辑变量按逻辑运算法则建立 的模型。
数学模型是最抽象的模型，是系统分析中采用最多的模型。 首先，数学模型是定量化的基础。其次，数学模型是科学实验的重 要补充手段，重要的预测工具。最后，数学模型是现代科学管理的重要 工具。
6
(1)确定型系统和随机型系统
A
S0
Sm
(a)
A
Sm1
P1
A
S0
Sm2
பைடு நூலகம்
P2
A
P3
Sm3
(b)
图(a)为确定型系统。处理A使状态S0确定地变化为Sm； 图(b)为随机型系统。处理A使状态S0分别以概率P1，P2，P3变换到状态Sm1， Sm2，Sm3，其结果是随机的。
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(2)连续型系统和离散型系统、
2
1.1.2系统的特征
(1)系统的整体性 组成系统的各个要素不是简单地集合在一起的，而是有机地组成一
个整 体，每个元素要服从整体，追求整体最优，而不是每个元素最优。
(2)系统的层次性 系统的层次性是指系统的每个元素本身又可看作一个系统，人们称
之为是系统的“子系统”。
(3)系统的相关性 组成系统的各个元素相互关联并相互作用。
第一章 系统建模与仿真概述
1
1.1系统的定义和分类
1.1.1系统的定义
“系统”这个词来源于古希腊System，有“共同”和“给以位置”的含义 。现代关于系统的定义很不统一，一般可以理解为“系统是由两个以上相 互区别或相互作用的单元有机结合起来，完成某一功能的综合体”。系统 是一个非常广泛的概念，自然界、人类社会、企业、甚至一个人都可以看 作一个系统。系统中每一个单元也可以称为一个子系统。系统与系统的关 系是相对的，一个系统可能是另一个更大系统的子系统，而一个系统也可 以继续分成更小的系统。
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(3)计算机程序
计算机程序也能代表某一系统，因此，它属于抽象模型，但计算机程序必 须输入计算机方能运行，因此它又是“模拟器”的一部分。
1)克莱顿希尔模型 克莱顿希尔模型是一种采用逐次逼近法的模拟模型，用来处理企业物流策 略的方法。其目标为：最好的服务水平，最少的物流费用，最快的信息反馈。 其决策变量有：物流中心的数目，物流中心的收、发货时间的长短，对用 户的服务水平，库存分布，系统整体的优化等等。
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2)哈佛大学的物流系统模拟
哈佛大学的物流系统模拟采用逐次逼近的方法，按照一定的步骤来确 定物流网络的构造和策略，经若干步骤，顺次求出其可行解为最小的集合， 最后求得收入额与费用的差值，即得利润最大解，称为最优解。
1.1.3系统的一般模型
系统是相对外部环境而言的，并且和外部环境的界限往往是模糊过 渡的，所以严格的说系统是一个模糊集合。
输入、处理和输出是系统的三要素。
反馈
输入
处理
输出
环境
干扰
系统的一般模式
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1.1.4系统的分类
系统的分类方法很多，按照不同分类方法可以得到各种类型的系统。 如按系统的输出结果分可以分为确定型和随机型系统；根据系统的变化与 时间的关系可以分为连续型和随机型系统；根据转换的复杂程度可以分为 简单系统和复杂系统。其中最重要的一种分类方法是根据系统的变化与时 间的关系分为连续型和离散型两种系统。
S0
输入 状态向量
r1 阶段收益
S1
P1 参数向量
D1 决策向量
输出 状态向量
求解方法
当 期 决 策 (D 1)
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下图则表示一个复杂系统——多阶段综合计划决策系统。
初始条件
∑
∑
∑R
r1
r2
r3
rn
S0
1
S1
2
S2
3
S3
n
Sn
W0，P0，I0
D1
D2
D3
Dn
求解方法
当期决策(Di) Wi，Pi
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(2)图形模型
1)流程图：反映某种实体的流转过程，例如生产流程图。 2)方框图：一个系统由许多子系统组成，用方框来代表子系统从而简化了对问 题的说明。 3)结构图：用来研究系统元素之间逻辑联系、结构层次、空间分布等。如管理 决策的层次结构、企业的组织结构。 4)流图：可分为信息流图、资金流图和物流图。
1.2系统建模概述
物流系统模型具有如下三个特征： (1)物流系统模型是实体的抽象或模仿； (2)物流系统模型是由与分析问题有关的因素所组成； (3)物流系统模型是用来表明这些因素间的关系。 使用模型的意义在于三个方面： 首先，客观实体系统很难做试验，或者根本不能做试验； 其次，对象问题虽然可以作试验，但是利用模型更便于理解； 第三，模型易于操作，利用模型的参数变化来了解现实问题的本质和规律 更加经济方便。因此，在系统分析中模型被广泛地应用。
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1.2.1系统模型的种类
从不同的角度观察模型，可以得出多种不同的分类方法。按照模型的形 式分，模型有抽象模型和形象模型；按模型中变量的性质分，模型有动态模 型和静态模型、连续模型和离散模型、确定性模型和随机性模型等；按模型 的规模分，模型有宏观模型、微观模型；按规模的用途分，模型有工程用模 型、科研用模型、管理用模型等。在此，就模型的形式对模型进行细分。
根据系统状态的变化与仿真时间的关系，可以将系统划分为连 续型系统、离散型系统、连续——离散复合型系统。连续型系统是 指系统状态随仿真时间呈连续型的变化；离散型系统是指系统状态 随仿真时间呈间断性的变化，即系统状态仅在有限的时间点发生跳 跃性的变化；连续——离散复合型系统中变量可以作连续性及离散 性变化，或在连续变化中作离散性突变，仿真时间可以是连续的， 也可以是离散的。
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(a)连续系统
参 变 量
时间
连续系统(具有连续仿真时间)
参 变 量
时间
连续系统(具有离散仿真时间)
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(b)离散系统
参 变 量
事件时间
时间
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(c)连续——离散复合型系统
库
存
订
量
货
量
时间
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(3)简单系统和复杂系统
系统的这种划分取决于转换的复杂程度。下图表示了一个简单系统——单阶段综 合计划决策系统。
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(4)系统的目的性 任何系统都是有目的和目标的。
(5)系统对环境的适应性 任何系统都处于一定的环境之中，系统总要受到环境的影响和制
约。系统也要对环境的变化做出某种反应。人们把环境对系统的影响 称为刺激或冲击，而系统对环境的反应称为反响。系统对环境的适应 性表现为环境对系统提出的限制和系统对环境的反馈控制作用。
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1.抽象模型
(1)数学模型
数学模型又可分为方程式型，如静态投入－产出模型；函数型模型， 如柯布－道格拉斯生产函数；概率统计模型，利用已有的数据按概率、 统计的方法建立的模型；逻辑型模型，用逻辑变量按逻辑运算法则建立 的模型。
数学模型是最抽象的模型，是系统分析中采用最多的模型。 首先，数学模型是定量化的基础。其次，数学模型是科学实验的重 要补充手段，重要的预测工具。最后，数学模型是现代科学管理的重要 工具。
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(1)确定型系统和随机型系统
A
S0
Sm
(a)
A
Sm1
P1
A
S0
Sm2
பைடு நூலகம்
P2
A
P3
Sm3
(b)
图(a)为确定型系统。处理A使状态S0确定地变化为Sm； 图(b)为随机型系统。处理A使状态S0分别以概率P1，P2，P3变换到状态Sm1， Sm2，Sm3，其结果是随机的。
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(2)连续型系统和离散型系统、
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1.1.2系统的特征
(1)系统的整体性 组成系统的各个要素不是简单地集合在一起的，而是有机地组成一
个整 体，每个元素要服从整体，追求整体最优，而不是每个元素最优。
(2)系统的层次性 系统的层次性是指系统的每个元素本身又可看作一个系统，人们称
之为是系统的“子系统”。
(3)系统的相关性 组成系统的各个元素相互关联并相互作用。
第一章 系统建模与仿真概述
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1.1系统的定义和分类
1.1.1系统的定义
“系统”这个词来源于古希腊System，有“共同”和“给以位置”的含义 。现代关于系统的定义很不统一，一般可以理解为“系统是由两个以上相 互区别或相互作用的单元有机结合起来，完成某一功能的综合体”。系统 是一个非常广泛的概念，自然界、人类社会、企业、甚至一个人都可以看 作一个系统。系统中每一个单元也可以称为一个子系统。系统与系统的关 系是相对的，一个系统可能是另一个更大系统的子系统，而一个系统也可 以继续分成更小的系统。
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(3)计算机程序
计算机程序也能代表某一系统，因此，它属于抽象模型，但计算机程序必 须输入计算机方能运行，因此它又是“模拟器”的一部分。
1)克莱顿希尔模型 克莱顿希尔模型是一种采用逐次逼近法的模拟模型，用来处理企业物流策 略的方法。其目标为：最好的服务水平，最少的物流费用，最快的信息反馈。 其决策变量有：物流中心的数目，物流中心的收、发货时间的长短，对用 户的服务水平，库存分布，系统整体的优化等等。
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2)哈佛大学的物流系统模拟
哈佛大学的物流系统模拟采用逐次逼近的方法，按照一定的步骤来确 定物流网络的构造和策略，经若干步骤，顺次求出其可行解为最小的集合， 最后求得收入额与费用的差值，即得利润最大解，称为最优解。