系统动力学ppt

杯中水位
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期望水位源自文库
斟水速率
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水位差
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决定添水
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。
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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
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Contents
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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
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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。
延迟，因此处理问题必须从动态而不是静态的角度出发。 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。
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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
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。
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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。
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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。
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。
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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。
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3、 基本概念
因果回路图(CLD):
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。
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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。 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。
世界动力学、经济长波模型
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
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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
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2、系统动力学的基本原理
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2、系统动力学的基本原理
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。
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。
系统动力学
System Dynamics
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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
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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。
（一）系统动力学的理论基础
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
支。
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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 等。