系统工程学 第5讲系统动力学
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第五章系统仿真及系统动力学方法第一节系统仿真概述一、概念及作用1、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的、且具有一定逻辑关系或数学方程的仿真模型,据此进行试验或定量分析,以获得正确决策所需的各种信息。
2、系统仿真的实质(1)它是一种对系统问题求数值解的计算技术。
尤其当系统无法建立数学模型求解时,仿真技术却能有效地来处理这类问题。
(2)仿真是一种人为的试验手段,进行类似于物理实验、化学实验那样的实验。
它和现实系统实验的差别在于,仿真实验不是依据实际环境,而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。
这是仿真的主要功能。
(3)在系统仿真时,尽管要研究的是某些特定时刻的系统状态或行为,但仿真过程也恰恰是对系统状态或行为在时间序列内全过程进行描述。
换句话说,仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。
3、系统仿真的作用(1)仿真的过程也是实验的过程,而且还是系统地收集和积累信息的过程。
尤其是对一些复杂的随机问题,应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。
(2)对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统,可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。
(3)通过系统仿真,可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析。
(4)通过系统仿真,能启发新的思想或产生新的策略,还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题,以便及时解决。
二、系统仿真方法系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型和数学模型,并将其转换为适合在计算机上编程的仿真模型,然后对模型进行仿真实验。
由于连续系统和离散(事件)系统的数学模型有很大差别,所以系统仿真方法基本上分为两大类,即连续系统仿真方法和离散系统仿真方法。
连续系统是指系统中的状态变量随时间连续地变化的系统。
由于连续系统数学模型主要描述每一实体的变化速率,故数学模型通常是由微分方程组成。
系统动力学基本原理全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:系统动力学是一门研究系统内部结构、互动和演化规律的学科。
它以系统为研究对象,研究系统内部元素之间的相互作用、反馈机制和整体演化趋势。
在系统动力学中,有许多基本原理是我们必须了解的,下面就让我们来简单介绍一下系统动力学的基本原理。
系统动力学最基本的原理之一就是“系统”。
系统指的是一组相互关联的元素和它们的相互作用,这些元素和相互作用形成了一个整体。
系统可以是生物系统、物质系统、信息系统等等。
系统是由元素和其相互关系组成的整体,我们不能只看到系统中的某一部分,而要看到整体。
系统中的每个元素都相互联系,相互作用,并且影响整个系统的演化。
系统动力学的另一个基本原理是“动力”。
动力指的是系统内部元素之间相互作用的力量或驱动力。
系统中的元素之间存在各种形式的相互作用和反馈,这种相互作用会产生动力,驱动系统产生变化和演化。
系统中的元素和相互作用形成的动力,会决定系统的行为和演化趋势。
系统动力学的第三个基本原理是“反馈”。
反馈是系统中元素相互之间的信息传递和调节机制。
反馈可以分为正反馈和负反馈两种形式。
正反馈加强了系统内部的变化和波动,而负反馈则对系统进行调节和稳定。
在系统动力学中,反馈机制是非常重要的,因为它可以影响系统的行为和演化。
系统动力学的最后一个基本原理是“演化”。
演化指的是系统内部元素和相互作用随着时间的推移而发生的变化和演化。
系统动力学研究系统内部元素之间的相互作用和反馈导致的整体演化趋势。
在系统演化的过程中,系统可能出现非线性和复杂的行为,系统可能呈现出周期性、震荡或者混沌现象。
系统动力学通过研究系统内部的动力和反馈机制来揭示系统的演化规律。
第二篇示例:系统动力学是一门研究系统动态行为和相互作用的学科,它是一种综合性理论方法,用于描述系统内部和系统与外部环境之间的关系。
系统动力学的基本原理包括系统、动态、相互作用和反馈。
系统是指一组相互关联的元素或部件,这些元素或部件在一起形成一个整体,它们之间存在着相互作用和联系。