社会系统仿真PPT课件

系统仿真的历史·现状·未来系统仿真是20世纪40年代末以来伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科。

仿真（Simulation）就是通过建立实际系统模型并利用所见模型对实际系统进行实验研究的过程。

最初，仿真技术主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大、实际系统试验难以实现的少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。

可以说，现代系统仿真技术和综合性仿真系统已经成为任何复杂系统，特别是高技术产业不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段。

一、工程系统的仿真，起源于自动控制技术领域。

从最初的简单电子、机械系统，逐步发展到今天涵盖机、电、液、热、气、电、磁等各个专业领域，并且在控制器和执行机构两个方向上飞速发展。

控制器的仿真软件，在研究控制策略、控制算法、控制系统的品质方面提供了强大的支持。

随着执行机构技术的发展，机、电、液、热、气、磁等驱动技术的进步，以高可靠性、高精度、高反应速度和稳定性为代表的先进特征，将工程系统的执行品质提升到了前所未有的水平。

相对控制器本身的发展，凭借新的加工制造技术的支持，执行机构技术的发展更加富于创新和挑战，而对于设计、制造和维护高性能执行机构，以及构建一个包括控制器和执行机构的完整的自动化系统也提出了更高的要求。

二、系统仿真技术发展的现状工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部分，与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起，在贯穿产品的设计、制造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中，发挥着重要的作用，同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求。

因此，工程系统仿真技术也就迅速地发展到了协同仿真阶段。

其主要特征表现为：1、控制器和被控对象的联合仿真：MATLAB＋AMESIM（提供平台级仿真技术的工具），可以覆盖整个自动控制系统的全部要求。

1.2系统仿真的方法及意义1.2.1系统仿真概述系统仿真是指使用数字计算机设备来模拟或描述一个系统或过程的行为从而解决问题的一种技术。

系统仿真是设计出系统的可以计算的模型（模拟模型），并利用它在计算机上进行试验以了解系统行为或评估系统运用的各种策略的定量分析过程或技术。

仿真技术是集控制论、系统理论、相似原理、计算机技术于一体的综合性高科技。

虽然它才仅仅出现几十年，却在社会、经济、科学、军事、教育和企业管理等各个领域得到了广泛的应用。

据估计，在日本企业，用系统工程解决的事件管理与决策的问题中，有80%以上是通过系统仿真方法解决的。

在我国，目前也正在大力推广和普及，并已在交通运输、军事训练、地区发展规划、工业工程设计、人口问题研究等方面取得了丰硕的成果。

系统仿真如此蓬勃发展，一方面由于我们面临的各种实际系统往往都是包括变量随机因素的动态的复杂系统。

对这些系统很难采用传统方法建立数学模型，分析求解。

另一方面是由于系统仿真方法具有可控性、无破坏性、安全、不受外界条件的限制等优点，它能通过建立逼真的仿真模型和在计算机上反复的仿真试验，对复杂问题进行综合分析和比较，从而为科学决策提供可靠的依据。

随着计算机的引入又发展了数值计算仿真方法，由于计算机求解复杂系统的数学模型功能强，故现代主要采用计算机仿真。

计算机仿真是先将系统模型转变为仿真模型，然后计算机运行这仿真模型，这样就仿真了待研究系统的行为和它的特性。

物理仿真、计算机仿真以及数学—物理仿真都是在系统模型上进行研究，把它们统称为系统仿真。

1.2.2系统仿真分类统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分按一定规律组合成的具有特定功能的有机整体。

一个系统是指自然界存在着的相互联系、相互作用、相互制约，并且按一定规律运动着的实体组合。

作为一个系统，它具有特定的功能和特性:(1)系统具有整体性(2)系统具有相关性。

模型就是真系统的结构和行为的一种描述形式。

凡是以某种方法从真实系统转换而来的形态，都可以称为该系统的模型。

系统仿真与建模分析实验实验一生态平衡建模实验系统描述：在一个封闭的海岛上，设有两个群体：1. 狐狸（FOXES）;2.啮齿动物（RODENTS情况是：1）狐狸出生后，需要八个月成长为成年狐狸，幼年狐狸每只（每月）要吃10 只啮齿动物，若没有吃的就饿死，幼年狐狸的出生率为4，成年狐狸死亡因素有两个，一是每只狐狸每月要吃60 只啮齿动物，若没有吃的就要饿死，二是从仿真时间算起，十年之后，每月要被猎人打死4 只。

2）啮齿动物RODY出生后，三个月即可长成为成年啮齿动物，啮齿动物的出生率为0.8 ，如果幼年啮齿动物的父母死亡，则以短缺扶养和保护而死亡。

成年啮齿动物每月的死亡率有两个原因决定：一个是被狐狸吃掉，一个原因是总数超过100000（十万）只，则以水草不足而饿死。

一、实验目的：通过此实验了解系统动力学的仿真方法，学会用所学的建模理论来对实际问题进行建模，并对实际问题进行分析。

对此生态平衡系统进行仿真实验，改变不同的控制参数，分析实验的结果，得出系统保持生态平衡的条件，为决策者决策提供理论分析基础。

二．实验原理系统动力学（System Dynamics）是美国麻省理工学院J.W福雷斯特（JayW Forrester教授创立的一门新兴学科。

它按照自身独特的方法论建立系统的动态模型，并借助于计算机进行仿真，以处理行为随时间变化的系统的问题。

系统动力学首先强调系统性的观点，以及联系、发展、运动的观点，是研究复杂系统，诸如:社会、经济、环境、人口、生态平衡、产业发展等的有效工具。

系统动力学的研究对象主要是社会经济系统。

社会经济系统的范围十分广泛，凡是涉及到人类的社会活动和经济活动的系统都属于社会系统。

诸如本文要研究的人口系统、资源系统、环境系统、经济系统、科技系统、能源系统，都属于社会经济系统。

系统动力学的基础是通过实验方法认识系统的行为，为管理决策者提供决策的依据。

系统动力学仿真的基本步骤是：（1）明确建模目的一般来说，系统动力学对社会系统进行仿真实验的主要目的是认识和预测系统的结构和设计最佳参数，为制定合理的政策提供依据。

上海市考研社会工程学复习资料社会系统建模与仿真方法解析社会工程学是一门研究社会系统的学科，它通过建立社会系统的数学模型和进行仿真实验，以探究社会系统的运行规律和解决社会问题。

在社会工程学的学习与研究中，社会系统建模与仿真方法是其中重要的内容。

本文将对该方法进行详细解析。

一、社会系统建模的概念与分类社会系统建模是指将复杂的社会系统抽象成数学模型，以描述和分析社会系统的结构、行为和功能。

根据社会系统的特点和研究目的，可将社会系统建模分为统计建模、网络建模、Agent-based建模等多种类型。

1. 统计建模统计建模是通过对已有的统计数据进行分析和挖掘，运用概率和统计方法建立社会系统的数学模型。

统计建模依赖于大量的历史数据和统计方法，能够发现统计规律和确定重要的影响因素，进而预测未来的发展趋势。

2. 网络建模网络建模是通过图论和网络科学的方法，将社会系统中的个体或组织之间的相互关系抽象成网络结构，以研究社会系统中信息传播、资源分配等问题。

网络建模可以通过分析网络拓扑结构和节点特征，揭示社会系统内部的复杂关系和动态演化规律。

3. Agent-based建模Agent-based建模是一种基于个体行为的建模方法，通过对个体的行为规则和互动机制进行建模，以研究个体行为对整体系统的影响。

Agent-based建模可以更精细地刻画社会系统的复杂性和异质性，适用于研究社会系统中的个体决策、合作与竞争等问题。

二、社会系统仿真方法的原理与应用社会系统仿真是通过计算机模拟社会系统的运行过程和行为，以观察社会系统的演化和预测其未来的变动。

根据仿真的精细度和模型形式，社会系统仿真可分为离散事件仿真、连续仿真和混合仿真等多种类型。

1. 离散事件仿真离散事件仿真是一种基于事件触发和时间驱动的仿真方法，将社会系统划分为各个离散的事件和状态，通过模拟事件的发生顺序和处理过程来推断系统的演化。

离散事件仿真适用于研究社会系统中的时序关系和非线性特征，如交通系统的运行、排队系统的效率等。