基于结构方程模型的校园安全

基于结构方程模型的校园安全管理的初步研究

Based on the preliminary research on the structural equation model of

campus safety management

辽宁科技大学控制科学与工程胡勇富剑华檀立欣宁晨旭李龙

摘要：在线性系统理论的研究领域中,随着数学工具和系统描述方法的发展,已经形成了不同的分支.这些分支是将线性系统状态空间描述方法和代数理论结合起来,研究了线性系统结构方程模型建立的方法,在社会科学以及经济、市场、管理等研究领域有广泛的应用，例如行为安全管理方面的研究，本文就校园交通安全问题做了研究，这些是传统的统计方法不能很好解决的问题。20世纪80年代以来，随着结构方程模型的迅速发展，为了进一步研究校园安全管理因素，对其关键要素、构成的因果关系进行研究，建立了关于校园安全管理的结构方程模型。关键字：行为安全管理、校园安全管理、结构方程模型、状态空间描述。Abstract： In the field of study of linear system theory, with the development of mathematical tools and adopted system description methods, different branches. have been formed The branches combine the linear system state space description method and the algebra theory and study the establishment method of linear system structure equation model. In the social sciences and research fields, such as economy, market, management ,which have a wide range of applications, as the behavior safety management research, these traditional statistical methods can't l solve the problem very well. Since the 1980’s, with the rapid development of structural equation model, it makes up for the deficiency of the traditional statistical methods and establishes structural equation model about safety management factors. In order to study further on safety culture, we use the structural equation model (SEM) on the key elements of safety culture and study composition of causal relationship Keywords：behavior safety management、safety culture、structural equation mode、state space description

1.引言

近年来，行为安全管理理论的普及和应用，对提高我国企业及公众的风险防范意识，都起到一定的作用。笔者针对行为安全管理理论在我国的实践困境，从基本概念、影响因素等多个方面进行探讨，深入分析其产生的原因，并提出了组织管理措施等解决途径，以提高行为安全管理理论在我国的应用，并为从根本上改变当前我国企业事故多发的状况提供解决思路。

状态空间法是一种基于解答空间的问题表示和求解方法，它是以状态和操作符为基础的。由于状态空间法需要扩展过多的节点，只适用于表示比较简单的问题。结构方程模型是一门基于统计分析技术的研究方法学用以处理复杂的多变量研究数据的探究与分析。

结构方程模型是研究社会、自然现象因果关系的统计方法，探索和检验因果关系是所有研究领域的重要目标。结构方程模型对因果关系的认识正是建立在对现象的观测基础上的。

2．状态空间描述法

2.1状态空间描述法简介

状态空间法是现代控制理论中建立在状态变量描述基础上的对控制系统分析和综合的方法。状态变量是能完全描述系统运动的一组变量。如果系统的外输入为已知，那么由这组变量的现时值就能完全确定系统在未来各时刻的运动状态。通过状态变量描述能建立系统内部状态变量与外部输入变量和输出变量之间的关系。反映状态变量与输入变量间因果关系的数学描述称为状态方程，而输出变量与状态变量和输入变量间的变换关系则由量测方程来描述。状态与状态变量描述的概念早就存在于经典动力学和其他一些领域，但将它系统地应用于控制系统的研究，则是从1960年R.E.卡尔曼发表《控制系统的一般理论》的论文开始的。状态空间法的引入促成了现代控制理论的建立。

2.2状态空间描述的数学模型

状态空间法的数学基础是线性代数。在状态空间法中，广泛用向量来表示系统的各种变量组，其中包括状态向量、输入向量和输出向量。变量的个数规定为相应向量的维数。用x表示系统的状态向量,用u和y分别表示系统的输入向量

和输出向量，则系统的

状态方程和输出方程可表示为如下的一般形式：

ẋ=f(x，u，t)，y=g(x，u，t)

式中,f(x，u，t)和g(x，u，t)为自变量x、u、t的非线性向量函数,t为时间变量。对于线性定常系统状态方程和输出方程具有较为简单的形式：

ẋ（t）=Ax（t）+Bu，y（t）=Cx（t）+Du（t）式中A为系统矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，D为直接传递矩阵，它们是由系统的结构和参数所定出的常数矩阵。在状态空间法中，控制系统的分析问题常归结为求解系统的状态方程和研究状态方程解的性质。这种分析是在状态空间中进行的。所谓状态空间就是以状态变量为坐标轴所构成的一个多维空间。状态向量随时间的变化在状态空间中形成一条轨迹。对于线性定常系统，状态轨迹主要由系统的特征值决定。系统的特征值规定为系统矩阵A的特征方程det(sI-A)=0的根，其特征可由它在s复数平面上的分布来表征。当运用状态空间法来综合控制系统时，问题就变为选择一个合适的输入向量，使得状态轨迹满足指定的性能要求。

2.3状态空间法的优点

状态空间法有很多优点。由于采用矩阵表示，当状态变量、输入变量或输出变量的数目增加时，并不增加系统描述的复杂性。状态空间法是时间域方法，所以很适合于用数字电子计算机来计算。状态空间法能揭示系统内部变量和外部变量间的关系，因而有可能找出过去未被认识的系统的许多重要特性，其中能控性和能观测性尤其具有特别重要的意义。研究表明，从系统的结构角度来看，状态变量描述比经典控制理论中广为应用的输入输出描述传递函数更为全面。

2.4状态空间法的应用

运用状态空间分析法控制一个动态系统的几个基本步骤：

1）建模：基于物理规律建立数学模型。为一个系统选择一个数学模型是控制工程中最重要的工作。当系统是不完全清楚的时候，为此系统建议一个数学模型是特别困难的。有些情况，可以写出一个系统的精确的动力学数学公式，控制工程中的模型问题和物理学中的模型，问题是完全不同的。在控制理论中，问题的关键是寻找一个的数学上的精练的模型，它在有效数据基础上可以用系统辨识