《系统工程》学习笔记(五)

五、系统仿真及系统动力学(SD)方法

  基本概念:所谓系统仿真,就是根据系统分析的目的,在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上,建立能描述系统结构或行为过程,且具有一定逻辑关系或数学方程的仿真模型,据此进行实验或定量分析,以获得正确决策所需的各种信息。

  系统模型:1.连续系统:微分方程;2.离散系统:差分方程。

  系统仿真方法:1.系统动力学方法:建立相关结构模型(如流图)、利用DYNAMO仿真语言;2.蒙特卡洛方法

1. 系统动力学(Systems Dynamics, SD)

  提出者:麻省理工J.W.弗雷斯特(J.W.Forrester),此方法出现于20世纪50年代后期

  SD方法就是要把社会系统作为非线性多信息反馈系统来研究,进行社会经济问题的模型化,对社会经济现象进行预测,对社会系统结构和行为进行分析,为组织、地区、国家等制定发展战略,进行决策,提供有用的信

1)研究对象:主要是社会经济系统

  • 社会系统中存在着决策环节
  • 社会系统具有自律性
  • 社会系统的非线性

2)模型特点:

  • 多变量
  • 定性分析与定量分析分析相结合
  • 以仿真实验为基本手段和以计算机为工具
  • 可处理高阶次、多回路、非线性的时变复杂系统问题

2. SD结构模型化原理

1) 基本原理

  • SD的基本要素:状态或水准、信息、决策或速率、行动或实物流
  • SD两个基本变量:水准变量(Level)、速率变量(Rate)
  • SD的一个基本思想:反馈控制

2)因果关系图

  (1)因果箭:连接因果要素的有向线段——>因果链。

  (2)因果反馈回路:原因和结果的相互作用形成因果关系回路。

3)流(程)图

  要素:流、水准、速率、参数量、辅助变量、源与洞、信息、滞后或延迟

3. 基本反馈回路的DYNAMO仿真分析及DYNAMO函数

关键词:DYNAmic MOdel,差分方程,反馈,迭代求解,逐步仿

1)基本DYNAMO方程

  参考资料:《系统工程(第五版)》.汪应洛主编.北京:机械工业出版社,2015.12

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