系统动力学基本概念、构模原理.ppt

* * 1.2 系统动力学构模的基本原理 动态的定义问题 从系统动力学的观点看，任何问题最好以随时间变化的变量图表示。 考虑重要变量的动态行为 1.2 系统动力学构模的基本原理 确定时间坐标 参考模式；（随时间变化的变量图形为行为参考模式） 借助图形思考。 1.2 系统动力学构模的基本原理 任务调研 问题定义 划定界限 反馈结构分析 变量定义 建立方程 模型模拟 政策分析与模型使用 建立模型 模型评估 系统分析 结构分析 修改模型 1.2.4 系统动力学解决问题的基本步骤 1.2 系统动力学构模的基本原理 1.2.5 系统动力学常用的图形表示法 系统结构框图 因果关系图 流图 混合图 速率－状态变量关系图 系统结构框图 用方块或圆圈简明地代表系统的主要子块并描述它们之间物质与信息流的交换关系。 1.2 系统动力学构模的基本原理 国 家 能 源 框 图 1.2 系统动力学构模的基本原理 全国社会经济发展框图 交通运输子块 能源子块 污染子块 生产资料生产 子块 资本积累 子块 国民收入与 分配子块 消费资料生产 子块 农业生产 能力子块 非农业生产 能力子块 教育子块 人口子块 科技子块 因果关系图 一种定性描述系统中变量之间因果关系的图示模型，即用图的形式描述系统变量之间相互影响和相互作用的关系。因果链  A B正因果链 1.2 系统动力学构模的基本原理 因果回路：由两个或两个以上的因果链组成的闭合回路。 正因果回路：自身具有加强其变化效果能力的闭合回路。 负因果链 1.2 系统动力学构模的基本原理 负因果回路：自身具有抑制变量变化和进行调节能力的闭合回路。 1.2 系统动力学构模的基本原理 判断正负因果关系回路的规则 在判定某一回路的正负时，假定回路外影响回路的所有因素不变。 在因果关系回路中，负因果链的总数为偶数时，此回因果路为正因果关系回路；负因果链的总数为奇数时，此回路为负因果关系回路。 1.2 系统动力学构模的基本原理 举例：城市移民系统 1.2 系统动力学构模的基本原理 因果互变的系统观 对于一个动态的复杂系统而言，因果关系并非总是单方向的。 出生率 总人口 许多情况下，何时为因，何时为果不难判断，取决于那种因素是主动地，那种因素是被动的。 银行利率 投资者兴趣 1.2 系统动力学构模的基本原理 因果关系图应用实例 1.2 系统动力学构模的基本原理 1.2 系统动力学构模的基本原理 期望水位 水位差 决定添水 斟水速率 杯中水位 + + - + + 投资能力 铁路数 使用铁路的吸引力 铁路拥挤程度 建设新铁路的迫切性 建设中铁路数 - + + + + + + 因果关系图的画法小结 找出系统的关键要素。 从系统中任何一个要素出发，画因果链和回路。 在因果关系的绘制中要注意两点：一是，在确定两者之间关系时，要假定其他要素不变；二是，要注意互为因果、一因多果、多因一果等情况。 1.2 系统动力学构模的基本原理 把因果图中的变量设想为能升降、增减与上下的量。暂不必担心是否能以现有的单位和量纲去度量。 在因果关系图中采用名词或名词短语，不用动词。变量之间的影响与作用以带箭头的因果链表示。 尽可能确定变量的量纲，必要时可自己创造一些。例如某些心理学方面的变量，不得不采用诸如精神上的“压力”单位。确定量纲有助于突出因果图中的文字叙述的涵义。 如果某因果链需加以扩充，以便于更详尽地反映反馈结构的机制，则毫不犹豫地将其扩充为一组因果链。 尽可能定义变量本身为正值，不把诸如“衰减”、“衰退”、“降低”一类定义为变量。 反馈结构应该形成闭合回路。 减少交货延迟 库存增加 订货减少 增加交货延迟 库存减少 订货增加 流图 是在因果关系图的基础上进一步区分变量的性质，用更加直观的符号刻画系统要素之间的逻辑关系，明确系统的反馈形式和控制规律，为深入研究系统打基础的图形表示法。 1.2 系统动力学构模的基本原理 流图中的基本要素及其描述符号 变量的描述符号 存量：也称状态变量（Leve Variable) 是描述系统的积累效应的变量。 1.2 系统动力学构模的基本原理 流量：也称速率变量（Rate Variable),描述系统中积累效应变化快慢的变量。 描述符号： 辅助变量：也称转换器，是状态变量和速率变量之间信息传递和转