系統動力學以控制論、資訊理論、決策論等有關理論為理論基礎,以計算機**技術為手段,定量研究非線性、高階次、多重反饋複雜系統的學科,是一門認識系統,解決系統問題的綜合交叉學科。從系統方**來說,系統動力學是結構的方法、歷史的方法和功能的方法的統一。系統動力學對問題的理解,基於系統行為與內在機制間的相互的緊密的依賴關係,並且透過數學模型的建立與操作的過程而獲得的,逐步發掘出產生形態變化的因、果關係,系統動力學稱之為結構。
其特點包括:
1、系統動力學能夠研究工業、農業、經濟、社會、生態等多學科系統問題。明確反映系統內部、外部因素之間的相互關係,隨著調整控制引數,可實時觀測變化趨勢。它通過將研究物件劃分為若干子系統,並且建立各個子系統之間的因果關係網路,建立整體與各組成元素相協調的機制,強調巨集觀與微觀相結合、實時調整結構引數,多方面、多角度、綜合性地研究系統問題。
2、系統動力學模型是一種因果關係機理性模型,它強調系統與環境相互聯絡、相互作用;它的行為模式與特性主要由系統內部的動態結構和反饋機制所決定,不受外界因素干擾。系統中所包含的含量是隨時間變化的,因此可用來模擬長期性和週期性系統問題。
3、系統動力學是一種結構模型,不需要提供特別精準的引數,著重與系統結構和動態行為的研究。它處理問題的方法是定性與定量結合統一,分析、綜合與推理的方法。以定性分析為先導,盡可能採用「白化」技術,然後再以定量分析為支援,把不良結構盡可能相對地「良化」,兩者相輔相成,和諧統一,逐步深化。
4、系統動力學模型針對高階次、非線性、時變性系統問題的求解不是用傳統的講解方法,而是採用數字模擬技術,因此系統動力學可在巨集觀與微觀層次上對複雜的多層次、多部門的大系統進行綜合研究。
5、系統動力學的建模過程便於實現建模人員、決策人員和專家群眾的三種結合,便於運用各種資料、資料、人們的經驗與知識、也便於汲取、融匯其他系統學科與其他科學的精髓。
結構模式:
1、因果關係圖:
因果箭:連線因果要素的有向線段。箭尾始於原因,箭頭終於結果。因果關係有正負極之分。正(+)為加強,負(-)為減弱。
因果鏈:因果關係具有傳遞性 。在同一鏈中,若含有奇數條件極性為負的因果箭,則整條因果鏈是負的因果鏈,否則,該條因果鏈為極性正。
因果反饋迴路:原因和結果的相互作用形成因果關係迴路(因果反饋迴路)。是一種封閉的、首尾相接的因果鏈,其極性判別如因果鏈。
2、流程圖
流程圖是系統動力學結構模型的基本形式,繪製流程圖是系統動力學建模的核心內容。
(1)流(flow):系統中的活動和行為,通常只區分實物流和資訊流;
(2)水準(level):系統中子系統的狀態,是實物流的積累;
(3)速率(rate):系統中流的活動狀態,是流的時間變化;在sd中,r表示決策函式。
(4)參數量(parameter):系統中的各種常數;
(5)輔助變數(auxiliary variable):其作用在於簡化r,使複雜的決策函式易於理解。
(6)滯後(delay):由於資訊和物質運動需要一定的時間,於是就帶來願意和結果、輸入和輸出、傳送和接收等之間的時差,並有物流和資訊流滯後之分。
動力學建模步驟:
(1)明確研究目標
(2)確立系統邊界、因果關係分析
PhysX學習筆記 2 動力學 1
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