系统动力学_“捕食者-被捕食者”Vensim建模
系统动力学及vensim建模与模拟技术
系统行为分析
预测系统行为
在构建系统动力学模型时，需要对系统的行为进行预测和分析，了 解系统在不同条件下的响应和变化规律。
分析行为特征
通过对系统行为的深入分析，可以了解系统的动态特性和变化趋势， 为模型建立提供依据。
确定行为目标
在分析系统行为的基础上，需要确定系统的行为目标，即希望系统 达到的状态或结果，以便对模型进行有效的优化和控制。
定义模型规则
根据系统行为的特点，定义模型规则，如时 间延迟、逻辑规则等。
参数化模型
根据已知数据和经验，为模型中的参数赋值。
模型验证与测试
01
模型验证
通过对比历史数据和模拟结果，验 证模型的准确性和可靠性。
模型测试
通过多种情景模拟，测试模型的预 测能力和适用范围。
03
02
敏感性分析
分析模型对参数变化的敏感性，了 解参数对系统行为的影响。
详细描述
城市交通系统是一个复杂的网络，包括道路、交通信号、车辆、行人等。通过 建立城市交通系统模型，可以模拟不同交通政策或基础设施改进方案的效果， 为城市交通规划提供决策支持。
案例三：企业运营系统模拟
总结词
企业运营系统模拟是应用系统动力学和Vensim建模与模拟技术的实际应用案例 ，用于优化企业资源配置和提高运营效率。
03 系统动力学模型构建
系统边界设定
1 2
确定研究范围
在构建系统动力学模型时，首先需要明确系统的 研究范围，即确定系统的边界，以避免不必要的 复杂性和不确定性。
排除外部因素
在设定系统边界时，应将注意力集中在系统内部 的相互关系上，暂时忽略外部因素的影响。
3
确定主要变量
在确定系统边界后，应确定对系统行为有重要影 响的主要变量，这些变量将成为模型中的状态变 量。
系统动力学vensim软件使用说明
系统动⼒学vensim软件使⽤说明SAVINGS AND INCOMEeffort 因果循环图快速⾃学⼿册使⽤以下步骤，建⽴如上因果循环图：1．启动Vensim ，在⼯具列点选New Model ，显⽰”Model Settings Time Bounds”对话窗⼝，再点选”OK”钮即显⽰空⽩窗⼝，就可以开始绘制因果循环图。
2．设定此绘图字型为Arial ⼤⼩为10点，操作如下：在状态列的左边点选字型名称。
因为尚未选取任何项⽬，所以显⽰是否要更改预设字型与颜⾊，点选”Yes”键，则显⽰”View Defaults” 对话窗⼝，改变”Face”为Arial 与”Size”为10，然后点选”OK”钮即可。
3．点选绘图列下的”Variable – Auxiliary/Constant” （“变量-辅助量/常量”）⼯具，然后在绘图⼯作区空⽩窗⼝，点选⼀个地⽅来放置变量”interest”，此时显⽰编辑框框，输⼊”interest”再按”Enter”键即可显⽰字号为Arial 10的”interest”。
重复此步骤来建⽴变量”savings”与”income”如上图。
(提⽰：如果拼错变量名称，则点选”Variable – Auxiliary/Constant”⼯具钮，再点选拼错变量的名称，此时显⽰编辑框框更改之即可。
如果想要完全删除变量或绘图区的其它组件，则点选绘图列下的”Delete”⼯具钮，再点选它们即可完全删除。
4．重复以上步骤来建⽴变量”work effort” 如上图。
此时”work” 与“effort”显⽰在同⼀列，若要将它们放在不同列，则拖曳⼿把(⼩圆圈)⾄左下即可调整之。
如果要改变其它特性，就按⿏标右键或同时按”control”、⿏标左键与点选”work effort”，则显⽰对话窗⼝，它提供变量多样的选择。
在对话窗⼝左上⽅，”Shape”标签选取”Clear Box”，所拖曳的⼩圆圈是改变”work effort”形状的⼿把。
系统动力学模拟软件Vensim使用指南.
系统动力学模拟软件Vensim使用指南严广乐张志刚（上海理工大学管理学院）在目前系统动力学专用的计算机模拟语言软件中，V ensim是界面非常友好的一种模拟工具，它的功能非常强大，可以运行方程数目达数千的大型模型，因此被人们广泛使用，如美国的国家模型等。
一、Vensim软件简介Vensim是美国Ventana Systems公司推出的在Windows操作平台下运行的系统动力学专用软件包，其版本在不断升级，目前最新的版本为V5.0c。
Vensim PLE是Ventana Systems公司提供的个人学习版，可到公司的网站上免费下载试用。
1.1 Vensim软件的主要特点Vensim是一款可视化的模型工具，使用该软件可以对动力学系统模型进行概念化、模拟、分析和优化。
Vensim PLE和PLE Plus是为简化系统动力学的学习而设计的Vensim的标准版本。
Vensim PLE提供了一个非常简单易用的基于因果关系链、状态变量和流图的建模方式。
Vensim用箭头来连接变量，系统变量之间的关系作为因果连接而得到确立，方程编辑器可以帮助方便地建立完整的模拟模型。
通过建立过程、检查因果关系、使用变量以及包含变量的反馈回路，可以分析模型。
当建立起一个可模拟的模型，Vensim可以从全局来研究模型的行为。
Vensim PLE适合于建立规模较小的系统动力学模型，而Vensim PLE Plus功能则更加强大，支持多视图，适合于大型的模型模拟。
Vensim提供了对所建模型的多种分析方法。
Vensim可以对模型进行结构分析和数据集分析，结构分析包括原因数分析、结果树分析和反馈回列表分析，数据集分析包括变量随时间变化的数据值及曲线图分析。
此外，Vensim还可以实现对模型的真实性检验，以判断模型的合理性，从而相应调整模型的参数或结构。
1.2 Vensim PLE的用户界面Vensim PLE的用户界面是标准的Windows应用程序界面。
系统动力学模拟软件Vensim使用指南
系统动力学模拟软件Vensim使用指南严广乐张志刚（上海理工大学管理学院）在目前系统动力学专用的计算机模拟语言软件中，V ensim是界面非常友好的一种模拟工具，它的功能非常强大，可以运行方程数目达数千的大型模型，因此被人们广泛使用，如美国的国家模型等。
一、Vensim软件简介Vensim是美国Ventana Systems公司推出的在Windows操作平台下运行的系统动力学专用软件包，其版本在不断升级，目前最新的版本为V5.0c。
Vensim PLE是Ventana Systems公司提供的个人学习版，可到公司的网站上免费下载试用。
1.1 Vensim软件的主要特点Vensim是一款可视化的模型工具，使用该软件可以对动力学系统模型进行概念化、模拟、分析和优化。
Vensim PLE和PLE Plus是为简化系统动力学的学习而设计的Vensim的标准版本。
Vensim PLE提供了一个非常简单易用的基于因果关系链、状态变量和流图的建模方式。
Vensim用箭头来连接变量，系统变量之间的关系作为因果连接而得到确立，方程编辑器可以帮助方便地建立完整的模拟模型。
通过建立过程、检查因果关系、使用变量以及包含变量的反馈回路，可以分析模型。
当建立起一个可模拟的模型，Vensim可以从全局来研究模型的行为。
Vensim PLE适合于建立规模较小的系统动力学模型，而Vensim PLE Plus功能则更加强大，支持多视图，适合于大型的模型模拟。
Vensim提供了对所建模型的多种分析方法。
Vensim可以对模型进行结构分析和数据集分析，结构分析包括原因数分析、结果树分析和反馈回列表分析，数据集分析包括变量随时间变化的数据值及曲线图分析。
此外，Vensim还可以实现对模型的真实性检验，以判断模型的合理性，从而相应调整模型的参数或结构。
1.2 Vensim PLE的用户界面Vensim PLE的用户界面是标准的Windows应用程序界面。
第6讲_系统动力学及Vensim建模 PPT
系统动力学的系统观点基础
系统可以用一组随时间变化的状态变量X=(x1,x2,..n)描述：系统的相空间 系统有一定的输入： U=(u1, u2, ..,um)： 控制量 系统是通过相互作用而发展变化的：X’=f(X,U,t)
X`(x1`,x2`,...,xn`)
X(x1,x2,..,xn)
U(u1,u2,...,um)
系统动力学建模框架和结构
策略的执行 策略分析
计算机模拟
对一个系统 的认识
模型的建立
问题的定义 系统的概念化
系统动力学解决问题的一般过程
提出 问题
参考行为 模式分析
提出假设 建立模型
模型 模拟
得到 结论
▪ 提出问题：明确建立模型的目的。即要明确要研究和解决什么问题。
▪ 参考行为模式分析：分析系统的事件，及实际存在的行为模式，提出设 想和期望的系统行为模式。作为改善和调整系统结构的目标。
Vensim 软件的历史
Vensim 软件的历史
(4)简单系统与行为 一阶系统系统行为 二阶系统系统及行为
(1) 系统动力学简介
系统动力学发展历史 系统动力学主要应用领域 系统动力学基本观点 系统动力学学科基础 系统动力学建模基本过程
系统动力学发展历史
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
第6讲_系统动力学及Vensim建模
主要内容
(1)系统动力学简介 系统动力学发展历史 系统动力学主要应用领域 系统动力学学科基础 系统动力学建模基本过程
(2)Vensim 软件简介 软件配置 基本功能 用户界面 模型库及辅助知识
(3)系统动力学及Vensim建模基础 因果链与反馈 因果回路图构建 流图构建
系统动力学vensim软件使用说明
SAVINGS AND INCOMEeffort 因果循环图快速自学手册使用以下步骤，建立如上因果循环图：1．启动Vensim ，在工具列点选New Model ，显示”Model Settings Time Bounds”对话窗口，再点选”OK”钮即显示空白窗口，就可以开始绘制因果循环图。
2．设定此绘图字型为Arial 大小为10点，操作如下：在状态列的左边点选字型名称。
因为尚未选取任何项目，所以显示是否要更改预设字型与颜色，点选”Yes”键，则显示”View Defaults” 对话窗口，改变”Face”为Arial 与”Size”为10，然后点选”OK”钮即可。
3．点选绘图列下的”Variable – Auxiliary/Constant” （“变量-辅助量/常量”）工具，然后在绘图工作区空白窗口，点选一个地方来放置变量”interest”，此时显示编辑框框，输入”interest”再按”Enter”键即可显示字号为Arial 10的”interest”。
重复此步骤来建立变量”savings”与”income”如上图。
(提示：如果拼错变量名称，则点选”Variable – Auxiliary/Constant”工具钮，再点选拼错变量的名称，此时显示编辑框框更改之即可。
如果想要完全删除变量或绘图区的其它组件，则点选绘图列下的”Delete”工具钮，再点选它们即可完全删除。
4．重复以上步骤来建立变量”work effort” 如上图。
此时”work” 与“effort”显示在同一列，若要将它们放在不同列，则拖曳手把(小圆圈)至左下即可调整之。
如果要改变其它特性，就按鼠标右键或同时按”control”、鼠标左键与点选”work effort”，则显示对话窗口，它提供变量多样的选择。
在对话窗口左上方，”Shape”标签选取”Clear Box”，所拖曳的小圆圈是改变”work effort”形状的手把。
系统动力学及Vensim建模与模拟技术
R1 实际库存 发货 满足顾客订货时间 结存订单 发货2
顾客订货速率
20
变量与方程建立
Page 21
变量
状态变量
Level或积分量 是单位时间变化量 是单位时间变化量
速率变量
辅助变量
21
应用例举（库存与劳动力模型）
Page 22
确定问题
问题的定义 参考模式 构模目的与使用模型的用户持点（关注两者的变化关系） 系统的界限 （库存、劳动力） 系统的反馈结构 （以库存和劳动力为主的因果反馈回路分析）
Vensim软件的界面
Page 9
标题栏：Titel Bar 菜单栏: Menu 工具栏 :Tools Bar
Main Tools Simulation Tools Analysis Tools Sketch Tools
状态栏 :Status Bar 流图区
9
Vensim软件的界面
订货增加
库存减少
订货 -
减少交 货延迟
库存增加
16
因果回路图分析（分析的基本技巧）
Page 17
因果链极性
因果链A→+ B：连接A与B的因果链取正号，
– （1）若增加A使B也增加，或 – （2）若A的变化使B在同一方向上发生变化。
因果链A→- B：连接A与B的因果链取负号，
– （1）若A的增加使B减少，或 – （2）若A的变化使B在相反方向上发生变化。
水位差 + 决定添水
18
流图构建（模型的实质性）
Page 19
系统动力学认为反馈系统中包含连续的，类似流体流动与积累过程。 速率或称变化率，随着时间的推移，使状态变量的值增或减。
系统动力学模型构建与Vensim软件应用教程
系统动力学模型构建与Vensim 软件应用教程第一部分系统动力学与Vensim 软件一、系统动力学概述系统动力学(SystemDynamics)是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题交叉的综合性的新学科。
系统动力学认为,系统的行为模式与特性主要地取决于其内部的动态结构与反馈机制。
系统:相互作用诸单元的复合体，例如:社会、经济、生态系统。
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。
反馈可以从单元或子块或系统的输出直接联至其相应的输入，也可以经由媒介其他单元、子块、甚至其他系统实现。
所谓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。
例如：库存控制系统是一个反馈系统，如图：发货使库存量减少，当库存低于期望水平以下一定数值后，库存管理人员即按预定的方针向。
生产部门订货，货物经一定延迟到达，然后使库存量逐渐回升。
反映库存当前水平的信息经过订货与生产部门的传递最终又以来自生产部门的货物的形式返回库存。
正反馈的特点是，能产生自身运动的加强过程，在此过程中运动或动作所引起的后果将回授，使原来的趋势得到加强；负反馈的特点是，能自动寻求给定的目标，未达到(或者未趋近)目标时将不断作出响应；具有正反馈特性的回路称为正反馈回路，具有负反馈特点的回路则称为负反馈回路(或称寻的回路)；分别以上述两种回路起主导作用的系统则称之为正反馈系统与负反馈系统(或称寻的系统)。
回路的概念最简单的表示方法是图形，系统动力学中常用三种图形表示法：系统结构框图(structurediagram)因果关系图(causalrelationshipdiagram)流图(stockandflowdiagram)系统动力学解决问题大体可分为五步：第一步要用系统动力学的理论、原理和方法对研究对象进行系统分析。
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“捕食者-被捕食者”——基于Vensim的模型模拟
14307130034
光电信息科学与工程
毛臻岑
-目录-
一、模型背景 (3)
二、建模过程 (4)
2.1新建model (4)
2.2创建变量、设置方程 (4)
2.3绘制因果图流图 (6)
三、运行和调试模型： (6)
3.1以原始值运行模拟 (7)
3.2调整参数，出现平衡 (14)
引用及参考： (21)
一、模型背景
本文参考捕食者-被捕食者模型（Predator-Prey Model），参考《社会系统动力学》第58页所示流图。
二、建模过程
2.1新建model
开启Vensim 6.4b PLE
新建model，参数设置如下：
2.2创建变量、设置方程
2.3绘制因果图流图
三、运行和调试模型：
3.1以原始值运行模拟prey：
predator：
Time(Month)predator Runs:predator 0Current10
113
217
322
428
535
644
755
869
987 10109 11137
3.2调整参数，出现平衡
设置predator死亡速率为1/16，则两个种群的数量基本上达到平衡：prey：
Time(Month)prey Runs:prey 0Current1000 11300 21620 31878 41878 51878 61878 71878 81878 91878 101878 111878
predator：
引用及参考：
1.李旭著：社会系统动力学：政策研究的原理、方法和应用[M].上海：复旦大学出版社，ISBN：978-7-309-06360-8
2.朱老师的ppt。