系统动力学 PPT

大家好
8
系统动力学怎样寻找较优的结构？
系统动力学把系统看成一个具有多重信息因果反馈机制。 因此系统动力学在经过剖析系统，获得深刻、丰富的信息 之后建立起系统的因果关系反馈图，之后再转变为系统流 图，建立系统动力学模型。最后通过仿真语言和仿真软件 对系统动力学模型进行计算机模拟，来完成对真实系统的 结构进行仿真。
边界优化是指系统边界及边界条件发生变化时引起系统结 构变化来获得较优的系统行为。
系统动力学就是通过计算机仿真技术来对系统结构进行 仿真，寻找系统的较优结构，以求得较优的系统行为。
大家好
10
2.系统动力学的原理
系统动力学把系统的行为模式看成是由系统内部的信息反 馈机制决定的。通过建立系统动力学模型，利用 DYNAMO仿真语言和Vensim软件在计算机上实现对真实 系统的仿真，可以研究系统的结构、功能和行为之间的动 态关系，以便寻求较优的系统结构和功能。
大家好
16
3、 基本概念
系统流图：表示反馈回路中的各水平变量和各速率变量相 互联系形式及反馈系统中各回路之间互连关系的图示模型。 水平变量：也被称作状态变量或流量，代表事物(包括物质 和非物质的)的积累。其数值大小是表示某一系统变量在 某一特定时刻的状况。可以说是系统过去累积的结果，它 是流入率与流出率的净差额。它必须由速率变量的作用才 能由某一个数值状态改变另一数值状态。
许多问题中既存在如经济量那样的定量的东西，又存在 如价值观念等偏于定性的东西。这就给问题的处理带来 很大的困难。
大家好
4
系统动力学发展历程
MIT和福瑞斯特（Jay W. Forrester）
1950-60年代SD诞生
工业动力学、城市动力学
1970-80年代发展成熟
世界动力学、经济长波模型
大家好
3
产生背景：
第二次世界大战以后，随着工业化的进程，某些国家 的社会问题日趋严重，例如城市人口剧增、失业、环境污 染、资源枯竭。这些问题范围广泛，关系复杂，因素众多， 具有如下三个特点：
各问题之间有密切的关联，而且往往存在矛盾的关系， 例如经济增长与环境保护等。
许多问题如投资效果、环境污染、信息传递等有较长的 延迟，因此处理问题必须从动态而不是静态的角度出发。
通过上述过程完成了对系统结构的仿真，接下来就要寻 找较优的系统结构。
大家好
9
2.系统动力学的原理
寻找较优的系统结构被称作为政策分析或优化，包括 参数优化、结构优化、边界优化。
参数优化就是通过改变其中几个比较敏感参数来改变系统 结构来寻找较优的系统行为。
结构优化是指主要增加或减少模型中的水平变量、速率变 量来改变系统结构来获得较优的系统行为。
1990-广泛应用与传播
第五项修炼——学习型组织
中国的系统动力学发展
杨通谊教授 王其藩教授 许庆瑞教授
大家好
5
Contents
1 2 3 4 5
系统动力学发展历程 系统动力学的原理 系统动力学基本概念 系统动力学分析问题的步骤 系统动力学实际案例
大家好
6
2、系统动力学的基本原理
（一）系统动力学的理论基础
支。
等。
大家好
7
2.系统动力学的原理
系统动力学是在系统论的基础上发展起来的，认为系统的结 构决定了系统的行为。系统内的众多变量在它们相互作用 的反馈环里有因果联系。
人们在求解问题时都是想获得较优的解决方案，能够得到较 优的结果。所以系统动力学解决问题的过程实质上也是寻 优过程，来获得较优的系统功能。因此系统动力学是通过 寻找系统的较优结构，来获得较优的系统行为。
大家好
13
3、 基本概念
反馈系统： 反馈系统就是包含有反馈环节与其作用的系统。它要受系 统本身的历史行为的影响，把历史行为的后果回授给系统 本身，以影响未来的行为。如库存订货控制系统。
反馈回路： 反馈回路就是由一系列的因果与相互作用链组成的闭合回 路或者说是由信息与动作构成的闭合路径。
大家好
14
3、 基本概念
杯中水位
+
期望水位
大家好
斟水速率
-
+
水位差
+ +
决定添水
15
3、 基本概念
反馈回路的极性：反馈回路的极性取决于回路中各因果链符 号。回路极性也分为正反馈和负反馈，正反馈回路的作用 是使回路中变量的偏离增强，而负反馈回路则力图控制回 路的变量趋于稳定。
确定回路极性的方法
若反馈回路包含偶数个负的因果链，则其极性为正； 若反馈回路包含奇数个负的因果链，则其极性为负。
控制论
决策论
系统 分析
仿真
反馈控制、 自动调节、 时间滞后和 噪声干扰等。 尤其是反馈 控制理论
根据信息和 评价准则， 用数量方法 寻找或选取 最优决策方 案，是运筹 学的一个分
从系统的观 点出发，采 用各种分析 工具和方法 对问题进行 研究。
仿真模型的建 立，模型中变 量、参数和常 数的处理，仿 真时间，仿真 时钟的推进， 仿真计算结果 的存储和输出
因果回路图(CLD):
表示系统反馈结构的重要工具，因果图包含多个变量，
变量之间由标出因果关系的箭头所连接。变量是由因果 链所联系，因果链由箭头所表示。
因果链极性：每条因果链都具有极性，或者为正(+)或者为 负 （-）。极性是指当箭尾端变量变化时，箭头端变量会
如何变化。极性为正是指两个变量的变化趋势相同，极 性为负指两个变量的变化趋势相反。
系统动力学
System Dynamics
大家好
Βιβλιοθήκη Baidu
1
Contents
1 2 3 4 5
系统动力学发展历程 系统动力学的原理 系统动力学基本概念 系统动力学分析问题的步骤 系统动力学实际案例
大家好
2
1、系统动力学发展历程
➢ 系统动力学（Systems Dynamics，SD）是美国麻省理 工学院（MIT）的弗雷斯特（J. W. Forrester）教授于 1956年提出的一种以反馈控制理论为基础，借助于计算机 仿真而定量地研究非线性、多重反馈、复杂时变系统的系 统分析技术。 ➢可用于研究处理社会﹑经济﹑生态和生物等复杂系统问 题，它可在宏观层次和微观层次上对复杂、多层次、多部 门、非线性的大规模系统进行综合研究。
大家好
11
Contents
1 2 3 4 5
系统动力学发展历程 系统动力学的原理 系统动力学基本概念 系统动力学分析问题的步骤 系统动力学实际案例
大家好
12
3、 基本概念
系统与反馈： 系统: 一个由相互区别、相互作用的元素有机地联结在一起， 为同一目的完成某种功能的集合体。
反馈: 系统内同一单元或同一子块其输出与输入间的关系。 对整个系统而言，“反馈”则指系统输出与来自外部环境 的输入的关系。