[发明专利]流率基本入树建模方法

说明书

技术领域

本发明公开的流率基本入树建模方法属于系统动力学学科的一种建模方法。 

背景技术

系统动力学(System Dynamecis)创始于二十世纪五十年代，创始人为美国麻省理工学院福瑞斯特(Jay W.Forrester)教授。系统动力学是系统科学理论与计算机仿真紧密结合，研究系统反馈结构与行为的一门科学。是系统科学和管理科学的重要分支。 

系统动力学由多部分内容构成，仿真模型建立是系统动力学的核心内容，对此福瑞斯特(Jay W.Forrester)教授在其系统动力学中使用因果关系图流图建模方法建立仿真模型，且一直使用此方法建立仿真模型，此因果关系图流图建模方法的有关概念及基本步骤如下： 

步骤1建立因果关系图 

因果关系图定义： 

设G(t)＝(V(t)，X(t))是一个有向图，若存在映射F(t):X(t)→{-，+}，则G(t)连同映射F(t)称为因果关系图，记为D(t)＝(V(t)，X(t)，F(t))，且弧集X(t)又称为因果链集， 

步骤2，变量的分类 

由实际系统对因果关系图的变量进行如下分类： 

(1)流位变量(Level Variable)-----表示积累效应的变量， 

(2)流率变量(Rate Variable)-----表示积累效应变化快慢的变化率变量， 

(3)辅助变量-------从积累效用变量到变化率变量及变化率之间的中间变量， 

(4)常量--------某一时间区间内不随时间变化而变化的量， 

(5)增补变量------不包括在反馈环中的变量， 

(6)外生变量------影响本系统环境变量。 

步骤3建立流图 

流图定义： 

若D＝(V，X，F)是一个因果关系图，按变量分类概念变换后，得其顶点集，其中： 

V＝{Li|Li为流位变量，i＝1，2，...，m}∪ 

{Ri|Ri为流率变量，i＝1，2，...，n}∪ 

{Ai|Ai为辅助变量，i＝1，2，...，k}∪ 

{Si|Si为增补变量，i＝1，2，...，g}∪ 

{Ei|Ei为外生变量，i＝1，2，...，f}∪ 

{ai|ai为常量，i＝1，2，...，q}， 

则D＝(V，X，F)称为流图并记为G＝(Q，E，F)。 

步骤4，建立流图中各变量的方程，得仿真模型。 

上述建模方法的问题在于： 

1、此因果关系图建立流图方法，必须是逐步添加技建立复杂流图结构模型，没有一个规范性方法； 

2、因中间建模过程复杂，此复杂流图结构模型是怎样逐步添加技而成，有时建模者也不清楚； 

3、这个复杂流图结构模型含多少反馈环，添加部分技后，流国的反馈环会发生什么变化，常建模者也不清楚。 

发明内容

由于现有的因果关系图建立流图方法存在的上述缺陷，本发明人经过长时间反复研究，创建了系统动力学流率基本入树建模法。 

本发明流率基本入树建模方法，包括三个步骤： 

步骤1、通过实地系统分析，建立流位流率系； 

步骤2、建立流率基本入树模型； 

步骤3、按各入树，分别建立各入树中变量的方程，得入树仿真模型。 

综观流率基本入树建模法的概念和建模步骤，流率基本入树建模法有以下优点： 

1、有利于分部分、分子系统进行规范化建模，提高线段性思考的集中度与精确度。

2、分别建树，通过软件整体仿真，有利于用整体论与还原论相结合的思想方法对问题进行有效研究。 

3、按各入树分别建立各入树中变量的方程，得入树仿真模型，有利于仿真方程的建立。 

4、为利用代数的方法计算整个流图的反馈环创造了条件。 

附图说明

图1是现有技术的流图G＝(Q，E，F)图示； 

图2是本发明流率基本入树模型图。 

具体实施方式

本发明系统动力学流率基本入树建模方法(SD Rate Variable Foundamental In-tree Modeling)是南昌大学贾仁安教授及其研究小组使用下原理创立的系统动力学建模方法，在数年的理论与方法应用中不断补充完善。 

1、此方法将图论中生成树理论应用于动态复杂系统的反馈结构分析。