南农工系统动力学复习大纲.docx

第一章1. 系统动力学：基于系统科学理论，采用定性与定量相结合的方法，从系统微观结构入手，借助计算机模拟技术来分析系统内部结构与其动态行为的关系，并寻觅解决问题对策的一门学科。 2.（简答）为什么学习系统动力学?SD认为系统行为主要取决于其内部动态结构与反馈机制，由于非线性因素的作用，高阶次、复杂时变系统往往表现出反直观、千姿百态的动力学特征；社会、经济、生态、生物系统等都是复杂大系统，对于这类复杂动态系统，一般方法无能为力，SD是解决复杂动态系统的有力工具。 2. 我国学者在SD方面代表:王其藩第二章1. 系统的定义：系统是由相互联系、相互制约、相互作用的若干部分所组成的具有特定功能的有机整体。集合性指系统是由两个或两个以上的要素组成的集合体；相关性是指系统内部各要素之间的相互作用、相互依赖的特定关系；目的性是指系统具有明确的目标，即特定功能2. 系统的特性：层次性、整体性、环境适应性3. 为什么要建立模型？有些系统不容许在现实生活中进行试验；有些系统现实生活中容许做实验，但成本太高，花费时间太长；有些实际系统太复杂；建立模型，可以提供脱离具体内容的逻辑推理和计算的基础，有利于科学规律、理论、原理的发现，有利于发现一类事物的共性。模型研究具有经济、方便、快速、可重复的特点4. 模型的边界：元素选择过多，则繁琐、元素选择过少，则关键信息可能丢失5. 模型的局限性：（1）目的 明确模型的目的，并且可以度量（2）边界 清楚界定模型的边界（3）数据 要考虑建模所需的数据是否可得6. 系统与模型的关系：系统与模型之间存在一种映射关系 7. 反馈系统【主要看PPT】反馈：输出与输入间的关系反馈系统：包含有反馈环节及其作用的系统反馈类型：正反馈和负反馈。8. 从反馈的类型来看，系统的基本结构（三个）：一阶正反馈回路、一阶负反馈回路、一阶带延迟的负反馈回路9. 系统的行为模式（六种）：指数增长、寻的、震荡、s形增长、过度调整的增长、过度调整并崩溃10. （看课本解释）简答/绘制S形增长系统的行为模式及结构：系统最初是指数增长，但是逐渐减缓直到系统状态达到一个均衡水平。先增后减（填空）系统包括正反馈回路和负反馈回路，在系统最初阶段，正反馈回路占主导地位，致使系统呈指数增长；但是随着系统的发展，系统中负反馈回路逐渐加强，直到其占主导地位，此时系统趋向一个均衡水平；承载能力：承载能力是环境所能容纳特定种群的最大规模。环境承载能力是由它能支持的特定类型的生物数量、环境可用的资源和种群所用资源决定的。S形增长的条件（1）负反馈回路中没有显著的时间延迟；（2）承载能力必须固定；（3）正反馈回路和负反馈回路的相互作用必须是非线性的。带有超调的S形增长 （过度调整）过度调整并崩溃第三章1. （填空）因果回路图的绘制：变量、因果链、因果链极性和回路标识符第四章1. （可能简答）存量：存量是一个能够积累的量（微分） 流量：流量表示存量随时间变化快慢（导数、速率）2.存量流量的辨别方法 存量流量的计量单位（速率）快照测试3.基本要素及其符号：存量、流量、辅助变量、常量状态变量： 描述系统积累效应的变量速率变量：描述系统累积效应变化快慢的变量为速率变量。辅助变量：描述决策过程的中间变量常量：在某段时间内，系统内不随时间而变化的量称为常量4.状态变量连续方程形式离散化方程：LEVEL.K=LEVEL.J+DT*(INFLOW.JK-OUTFLOW.JK)5.（填空）时间步长(time step)选择：（0.1-0.5）t6.（简答）输出的形式：时间序列的数据输出、时间序列的图形输出、变量之间的关系图、静态分析结果（系统动力学模型正确模拟运行后会产生所有变量从t=0到模拟终点的每一时刻的数据，这实际上意味着，根据有限的初始变量值以及模型对于系统构成的设定，我们能够通过模拟预知系统任一未来时刻的状态。）7. (填空）存量流量图与因果关系图的比较 :因果关系图只能描述反馈结构的基本方面，而存量流量图不仅能描述反馈结构的基本方面，还能区别变量的性质。第五章1. 系统阶数：是由该系统所包含的状态变量数决定。 2.（简答）一阶正反馈（指数增长）系统的时间常数T和倍增时间Td的含义，推导出它们之间的关系式并给出LEV(a+k*T)与LEV(a)之间的关系。（1）时间常数T：系统状态变量值发展为初始状态值的2.72倍所经历的时间在一阶正反馈系统中，时间常数用来描述系统增长或减少速度 当T大时，说明系统发展变化较慢；T小时，说明系统发展变化较慢（2） 倍增时间（Td）为系统变量由初始值增至其2倍初始值所需的时间Td =0.69T（3） LEV(a+T)=2.72LEV(a）LEV(a+k*T)=LEV(a）3. 一阶负反馈系统推导过程方程基本形式当 时，用t表示时间间隔DT，则有解得：4.速率状态关系曲线RT.KL=CONST*DISC.K= CONST*( GL-LEV.K)5.一阶负反馈T的含义：在一阶负反馈系统中，时间常数表示系统变量值在初始值LEV(0)基础上增长约为0.632倍偏差所需的时间。6.一阶负反馈系统的倍增减半时间不是常数 随时间增大7.（简答）系统补偿过程分析PPTp46补偿过程假定未加RT2时系统达到均衡时，LEV=GL,RT1=0；加入RT2，LEV增加，则LEV GL；由于是负反馈系统，所以LEV要减少，而RT2是外生变量系统不能控制，则必然RT10；如果此时-RT10，则LEV继续增加；另一方面RT1继续减少，NTRT值也逐渐减少，最终输入率RT1补偿输入率RT2, 即RT1=-RT2，NTRT= 0；系统建立新的平衡，即系统将达到新的目标值NGL。系统达到新的平衡，则有NTRT.KL= RT1.KL+RT2.KL=0NTRT.KL= CONST*(GL-LEV.K) + CRTLEV.K=NGLT=1/CONST解得：NGL=T*CRT+GL.新目标值是在原目标值基础上，增加了T*CRT部分。第六章大题第七章1.哪些系统可能产生振荡行为？ 二阶及以上系统可能产生振荡，具有延迟的一阶负反馈系统一定产生振荡。2.（简答）震荡分析PPTp4INV.0 = DINV INV.K= INV.J+ DT* (PR.JK- SR.JK)PR. KL=WF.K*PPMSRF=STEP(20,5)WF.K= WF.J+ DT*HFR.JKWF.0=SR.01/PPMHFR.KL=( DINV-INV.K)/(IAT*PPM*WFAT)（1） t0- t1阶段 库存-劳动力系统的行为 tt0时, SRPR，根据INV.K= INV.J+ DT* (PR.JK- SR.JK)可知，INV下降，则INV0, 劳动力WF增加；又假设PR. KL=WF.K*PPM，则产量PR增加。只要PRSR，PR-SR0，则INV开始回升了，由于此时PR只是稍微大于SR，所以INV回升速度也是缓慢的，随着PR和SR差距增大，INV回升速度逐渐加快，直到INV再次等于DINV时(t2)为止。（2） t2- t3阶段 系统在t2时刻，INV=DINV，PR达到最大。但由于PRSR，所以INV继续增加，这时系统库存开始出现过剩。为了调节使库存趋向DINV，那么企业势必要减少劳动力WF数量，又PR. KL=WF.K*PPM，所以PR逐渐减少，但PR-SR0，所以库存继续增加，直至t3时刻为止，此时PR=SR，INV达最大值。（3） t3- t4阶段 在t3时刻为止，PR=SR，INV达最大值。由于INVDINV，继续减少人员，PR继续减少，PRSR, 则INV重新下降，直至t4时刻为止，此时PR降至最低，INV=DINV。第八章1. （简答必考）写出三个典型速率方程并且举例2. （填空）状态变量在回路中的作用：具有改变其各种形式输入量的特性的能力3. 状态变量的判别原则：（1）首先它必须是个累积变量，即对时间是个累积过程；（2）其次，变量变化速度要和系统研究时间跨度联系起来。一个积分变量，若相对于模型的时间坐标而言其变化速度很快，则可设