第一篇：系統動力學仿真模型運用

山西財經大學實驗報告

實驗名稱 系統動力學模型VENSIM軟件運用

實驗時間 2017.11.22 姓名 劉衍通

學號 201521030123 班級 自然地理與資源環境班

實驗目的：能夠熟練運用VENSIM-PLE軟件進行系統動力學一階正、負反饋系統的仿真計算并得到正確的結果示意圖。

實驗內容：運用VENSIM-PLE軟件對給定題目

一、題目二進行系統動力學一階正、負反饋系統的仿真系統計算并得到正確的結果示意圖。

實驗步驟：

打開VENSIM-PLE軟件的操作界面，熟悉掌握其工具欄、繪圖欄、分析工具欄、狀態列功能列等軟件功能和操作環境

根據題目要求確定變量關系并建立反饋回路圖和流程圖，寫出dynamo方程式

根據流程圖、反饋回路和變量關系，寫出仿真分析表并畫出仿真分析圖 觀察分析軟件運用結果，并進行靈敏度分析 實驗結果：實驗結果如附圖所示

注：實驗題目一反饋回路如圖4-1所示

實驗題目一流程圖如圖4-2所示

實驗題目一仿真預測１如圖4-3所示

實驗題目一仿真預測２如圖4-4所示

實驗題目一仿真分析圖如4-5所示

實驗題目二反饋回路如圖4-6所示

實驗題目二流程圖如圖4-7所示

實驗題目二仿真預測１如圖4-8所示

實驗題目二仿真預測２如圖4-9所示 實驗題目二仿真分析圖如4-10所示

圖4-1

圖4-2

圖4-3

圖4-4

圖4-5

圖4-6

圖4-7

圖4-8

圖4-9

圖4-10

第二篇：人工定額的系統動力學模型研究論文

一、前言

人工定額指單個勞動力完成單位產品需要的勞動時間，或者是單位時間內單個勞動力生產的產品數量。對應的表達方式有兩種：時間定額和產量定額。它是用來衡量企業勞動效率的尺度，是合理、科學組織生產勞動的依據及考評工人勞動貢獻的標準。法國的波拉勒特在 1760 年制定了每分鐘制造 494 支 6 號別針的產量定額;美國的查理在 1830 年確定了 11 號別針的工時定額;工業工程之父泰勒在 1898 年通過不斷做實驗、制定勞動定額，形成了科學管理的思想，極大地推動了生產力的發展，在 1911 年公開發表了論文《管理科學原理》，開創了“時間研究”的先河。

國內外的專家學者對于人工定額已經作了大量的研究和探索。Southern Polytechnic State Uni-versity 的 Lawrence S.Af(t1988)將計算機軟件運用在標準工時的制定中。Spec ware Inc(2001)研發的 Digital Don 是工時管理的專業軟件。Niebel 和 Freivalds(2004)介紹了一些時間研究的相關軟件。唐俊(2006)通過回歸分析和神經網絡方法，借助復雜度概念計算勞動定額。在同一年，張磊運用 MATLAB 語言建立標準工時的神經網絡計算模型。白麗杰(2007)借助 MODAPTS 法制定標準工時。董巧英、闡樹林等(2009)采用基元分解的方法制定人工定額，并將其運用在實際企業中。呂凌楠(2011)將定額理論運用到電網企業的大修成本管理中，強化了大修成本的全過程管控。

二、復烤企業的人工定額系統動力學分析

(一)復烤企業生產作業鏈

復烤企業涉及六個環節，分別是原煙倉儲環節、煙葉挑選環節、復烤加工環節、成品片煙倉儲環節、采購環節及職能管理環節。

原煙倉儲環節是指原煙在運送至復烤廠之后，挑選復烤之前所經歷的時間段，該環節不僅可以使煙葉自然醇化改善其品質，還可以減緩煙葉的供需矛盾，在復烤廠整個生產作業流程中起著至關重要的作用。煙葉是農副產品，質量參差不齊，依國家對煙葉等級質量標準的規定，在其打葉復烤之前要進行分級與挑選，只有通過挑選加工才能進一步提高煙葉的純度和使用價值，滿足卷煙生產配方的需要，保證成品片煙的質量。初烤煙經過復烤加工，進行第二次煙葉水分調整，成為卷煙生產的真正原料。在煙葉復烤加工、預壓打包之后是成品片煙的倉儲，該環節的作用和原煙倉儲環節的作用類似，既可再次自然醇化，進一步改善其品質，也可調節生產與銷售之間存在的時間差。

(二)復烤企業的人工定額系統動力學流圖

復烤企業的生產系統中涉及多個變量，各變量之間存在著非線性的內在邏輯關系。

從系統觀的角度出發，將生產和銷售聯系起來，設立人工定額變量，它將滿足生產需要的人工和滿足銷售需要的人工結合起來，在數值上等于生產和銷售兩方面對勞動力要求之和。銷售人工定額等于成品片煙出庫量 / 人工勞動生產率;生產人工定額即滿足庫存需要的勞動力，在數值上等于(期望庫存-成品片煙倉儲)/ 人工勞動生產率×庫存調整時間。這樣建立系統動力學模型將生產與銷售聯系在一起，相互影響，相互制約。

(三)復烤企業的人工定額系統動力學模型

某復烤有限責任公司近三年成品片煙產量平均值為 4 萬噸 / 年，生產周期為 0.5 個月，公司現有職工1 800 人，從有新進勞動力需求到培訓達到工作要求標準的勞動力調節時間為 0.5 個月，庫存調整時間為1 個月，人工勞動生產率為 5 噸 / 月。根據該復烤企業的實際情況，構建人工定額的系統動力學模型，研究在現行市場情況及公司生產能力下的公司人員定額，用以檢驗目前公司的人員配備是否合理。

三、人工定額的系統動力學模型模擬與結果分析

將各變量的數學模型及參數代入到系統動力學模型中，運用計算機 Vensim 軟件進行模擬仿真。成品片煙的出庫量在第一個月的月底從 1 000 噸開始逐漸增加，為滿足市場需求，成品片煙產量隨之上升。初期，成品片煙產量的增加速率小于成品片煙出庫量的增加速率，因此庫存下降，但隨著成品片煙產量的增加，成品片煙產量的增加速率大于成品片煙出庫量的增加速率，庫存增加。經過 5 個月的系統內部調整，成品片煙產量和出庫量趨于平穩，分別為 4 800 噸和 4 000 噸，此時庫存穩定在 800 噸。

人工定額及其影響因素模擬結果，橫軸為模擬時間，單位為月;縱軸為影響人工定額的銷售人工和生產人工以及人工定額本身，單位為個。模擬結果顯示，當市場需求發生變化時，成品片煙的出庫量和產量都隨之發生變化，因此，企業滿足出庫和入庫所需的人工也需做相應的調整。當成品片煙的出庫量和產量分別達到穩定值 4 800 噸和 4 000 噸時，即庫存為 800 噸時，所需的人工定額為 1 500 人。該模擬結果顯示，本復烤企業現有職工過多，存在著人力資源的浪費，需裁員到 1 500 人。

四、小結

1.國內外圍繞定額管理已經作了大量的研究，取得了豐碩的成果，隨著社會經濟及科技的發展，以及企業的需要，將定額研究與現代計算機模擬技術相結合起來顯得十分重要。本文運用系統動力學理論，確定復烤企業的人工定額。

2.系統動力學模型基于“系統觀”和“發展觀”的視角，將定量分析與定性分析相結合，考慮目標系統內各變量之間的邏輯關系，結合系統動力學的特點研究定額管理，可操作性強。

3.本文以某復烤企業為例，建立復烤企業人工定額的系統動力學模型，選擇模型中各變量的數學模型及參數，借助 Vensim 軟件進行仿真模擬，確定復烤企業的人工定額，提高了人力資源的利用率，降低了成本，成功地實現了系統動力學理論在定額確定中的應用。

第三篇：運用MatlabSimulink對主動懸架動力學仿真與分析

運用Matlab/Simulink對主動懸架動力學仿真與分析

摘要：基于主動懸架車輛1/4動力學模型，采用LQG最優調節器理論確定了主動懸架的最優控制方法，利用matlab軟件建立了主動懸架汽車動力學仿真模型，并用某一車型數據進行了動力學分析和仿真，仿真輸出量可作為評價主動懸架的控制方法和與平順性有關的車輛結構參數的依據。

關鍵詞：主動懸架 仿真 Matlab

Dynamics Simulation Of Vehicle Active-suspension By Using MATLAB

Abstract: Linear-Quadratic-Gaussian(LQG)optional regulator theory is applied to optional control of active-suspension based on quarter vehicle dynamics model of active-suspension.Using MATLAB software，dynamics on model of vehicle of active-suspension is established to make analysis and simulation according to some actual data.Simulation output can be used to evaluate the control method of active-suspension and structure parameters of vehicle in relation to ride performance.Key words: active-suspension simulation MATLAB

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懸架作為現代汽車上重要的總成之一，對汽車的平順性、操縱穩定性等有重要的影響，統的被動懸架雖然結構簡單，但其結構參數無法隨外界條件變化，因而極大的限制了懸架性能的提高。動懸架通過采用激勵器取代被動懸架的彈性和阻尼元件，組成一個閉環控制系統，根據汽車的運動狀態和當前激勵大小主動做出反應，使其始終處于最佳工作狀態。

MATLAB最為流行的以數值計算為主的軟件，不但具有卓越的數值計算功能和強大的圖形處理能力，而且還具有在專業水平上開發符號計算、文字處理、可視化建模仿真和實時控制能力，使MATLAB成為適合多學科、多部門要求的新一代科技應用軟件。在MATLAB中有一個對動態系統進行建模、仿真和分析的軟件包——SIMULINK，支持連續、離散及兩者混合的線性和非線性系統，與傳統的仿真軟件包相比，具有更直觀、方便、靈活的優點。

1、懸架汽車動力學模型的建立

本文用1/4車輛模型分析車輛特性。被動懸架的結構原理如圖1（a）所示，圖示Mb、Mw、Ks、Kt、Cs、Xb、Xw、Xg分別代表車輛的1/4車體重、半橋重、懸架剛度、輪胎剛度、懸架阻尼、車體位移、車橋位移、路面輸入，動懸架的結構原理如圖1（b）所示，圖中加設了一個激勵器，Ua 為激勵器產生的控制力，大小根據系統的狀態變量調節。

1.1主動懸架的動力學方程

（1）

（2）

定義狀態變量X=[x1,x2,x3,x4,x5]T=[Xb＇ Xw＇ Xb Xw Xg]T，路面輸入模型為白噪聲，x5＇=-2πf0x5+2π（G0U0）1/2W(t),f0為底階段頻率，G0為路面粗糙度系數，U0為車輛前進速度。代入上述的動力學方程，可以得到X＇=AX+BU，這里

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1.2 LQG最優控制

最優控制目標是使車體的垂直加速度、輪胎動載荷最小，同時將懸架動撓度保持在允許的范圍內，LQG（linear_Quadratic-Gaussian）線性二次調節器是設計最優動態調節器的一種狀態空間技術。為實現上述控制目標本文采用LQG技術，引入下面的LQG 控制器性能指標泛函數：

式中 q1、q2 是權系數，代表性能指標的重要程度。q1為控制動態輪胎載荷的權系數，q2 為控制懸架動撓度的權系數。

將狀態變量X代入上述的泛函并化為二次形式為：

（3）

這里

2、主動懸架在Matlab上的仿真實現

某車型的相關參數：Mb=320kg,Mw=40kg,ks=2000N/m,kt=200kN/m, Cs=20kN·s/m, G0=5*10-6m3/cycle,U0=20m/s,f0=0.01Hz,q1=8000Hz,q2=100Hz。將這些參數代入上述的表達式，利用Matlab的函數[K,S,E]=LQR（A，B，Q，R，N）求得最優反饋增益矩陣Ｋ、Riccati方程的穩態解S和閉環系統的特征值E。

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2.1 SIMULINK 仿真模型

根據上述的主動懸架動力學模型和最優控制策略，可建立仿真模型，在Matlab上的Simulink 仿真模型如圖2 所示

圖2 主動懸架仿真模型

2.2 仿真輸出

系統的仿真輸出量為下列四個參數：汽車車身垂直振動加速度、懸架的動撓度、輪胎的變形、輪胎跳動加速度。這些參數是衡量汽車平順性和安全性非常重要的量。在圖2中的示波器BA 表示該示波器輸出車身垂直振動加速度的波形，示波器SWS表示該示波器輸出懸架動撓度的波形，示波器DTD 表示該示波器輸出輪胎變形的波形，示波器WA 表示該示波器輸出輪胎跳動加速度的波形。

進行模擬仿真，得到相應輸出量圖形如圖：

圖3 車身垂直振動加速度 圖4 懸架的動撓度

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圖5 輪胎的變形 圖6 輪胎跳動加速度

3、結束語

利用Matlab軟件對安裝有主動懸架的汽車進行動力學仿真，可以很方便的建立動力學仿真模型，可以方便的對車身垂直振動加速度、懸架動撓度等變量進行跟蹤，就能利用國際標準ISO2631推薦的方法進行車輛的平順性評價。仿真結果可以幫助評價與汽車平順性有關的的結構參數，也可以幫助選擇最優調節器的控制方法和控制器的設計。本文為了說明方便，利用的是1/4車輛動力學模型。為提高車輛動力學仿真的精度，可以增加系統自由度，采用整車動力學模型。

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參考文獻：

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[2] 孫秀明.汽車主動懸架最優控制研究[J].中國科技博覽,2013。

[3] 余志生.汽車理論（第5版）[M].北京：機械工業出版社，2009。

[4] 張衍成.基于MATLAB/Simulink的車輛主動懸架模糊控制仿真研究[J].遼寧工業大學，2014。

[5] 張寶琳.汽車主動懸架系統的最優跟蹤控制[J].系統仿真學報，2009。

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第四篇：系統動力學講稿

a.水準（L）變量是積累變量，可定義在任何時點；

速率（R）變量只在一個時段才有意義。

b.決策者最為關注和需要輸出的要素一般被處理成L變量。

c.在反饋控制回路中，兩個L變量或兩個R變量不能直接相連。d.為降低系統的階次，應盡可能減少回路中L變量的個數。

故在實際系統描述中，輔助（A）變量在數量上一般是較多的。

P1 我們在上次課共同學習了系統動力學方法特點和基本原理，了解了系統動力學方法首先通過建立系統的因果關系圖，將因果關系圖轉化為其結構模型——流（程）圖，進而使用DYNAMO仿真語言對真實系統進行仿真。所以我們說它是一種定性和定量相結合的分析方法。

P2 上節課我們講到商店庫存模型的分析，系統要素界定為商店和工廠，又由于我們要研究的庫存量是一個與時間有關的要素（隨時間的變化關系），所以我們還必須把商店銷售、商店訂貨，工廠生產過程的各個環節考慮在我們的系統中。

P3 如圖所示，是商品庫存問題的因果關系圖。圖中有兩個反饋回路：第一個，我們要考察的商品庫存量，它的多少對商店訂貨產生影響，商店訂貨到了工廠以后，工廠會根據自己的“未供訂貨量”來預定自己的產量、調整它的生產能力、進行產品生產，產品生產出來后送到商店倉庫，使得商店庫存增加（也即庫存量發生變化），庫存量的變化又會引起商店訂貨量變化??，這是一個負的反饋回路；第二個，工廠生產出產品，供貨給商店的同時，又會引起“工廠未供訂貨”的減少，也是一個負的反饋回路。還有一個關系要說明，商店的銷售會對商店的庫存和商店的訂貨量產生作用。

P4 下面我們進行將這個因果關系圖轉化為我們的結構模型——流（程）圖。從剛才的分析，顯然商店庫存是我們最關注和要考察的量，我們將它定為水準變量，記為L2；商店訂貨是人們的決策過程，它在一個時間段內訂貨量的多少，決定了工廠未供訂貨的大小，即它為一個速率變量，記為R1；工廠未供訂貨量是一個可以定義在任意時刻的量，我們把它定義為水準變量，記為L1；預定產量和生產能力都對工廠生產產品速率產生影響，很容易理解工廠生產是個速率變量，即為R2；對于預定產量和生產能力，我們可以將它定義為輔助變量，分別即為A1、A2；商品銷售過程，是引起商店庫存量變化的量，我們把它定義為速率變量，記為R3。

P5 繪制出流（程）圖如圖所示。R1商店訂貨控制L1工廠未供訂貨量的變化速度，R2工廠生產決定了L1（未供）向L2（庫存）轉化的速度，R3商品銷售決定了商品庫存減少的速度。A1是預定產量，受未完成的供貨量和期望完成未供訂貨時間的影響，（我們認為，訂貨肯定不是一次，可能隨著時間的推移還會有訂貨，期望完成未供訂貨時間越長，可能就會來更多訂單，這樣我們就必須考慮期望完成未供訂貨時間來定我們的產量）。為完成預定產量，必須調整生產，決定幾天內將預定產量生產完成，我們又定義了常量調整生產時間D2，這樣A1和D2共同決定了工廠生產能力A2。生產能力的大小決定了生產速率的大小。

產品銷售是如何影響產品訂貨呢？這兩個都是速率變量，為了便于分析，我們引入平均銷售量輔助變量，即S1，這樣我們就可以方便的說，銷售速率影響平均銷售量，平均銷售量決定了訂貨速率，同樣，訂貨也不可能過于頻繁，我們更希望一個相對固定的時間（比如3天定一次貨），這就是D3商店的訂貨平滑時間；同樣，商店庫存對于商店的訂貨的影響，我們引入期望庫存Y和庫存差額S2。

P6 這樣，我們就通過繪制的流程圖，實現了對現實問題定性分析。接下來我們進入定量分析階段。DYNAMO仿真根據系統流圖，將各個要素之間的關系用數學方程的方法表示出來，再仿真采用逐步（step by step）仿真方法，得到該系統隨時間變化的動態行為。即，取一個時刻，得到系統各要素狀態，經過一個時間間隔，考慮每個要素的變化以及相互影響，又得到一組數據??這樣一直下去就可以得到我們的仿真結果了。

P7 仿真的時間步長記為DT，一般取值為0.1~0.5倍的模型最小時間常數。P8 DYNAMO方程。

L水準方程：表示現在的水準量=過去水準量+時間*水準變量變化的速度。

BIRTH.JK表示總的出生人口數速率。

R決策方程：比如，商店訂貨量=（現有產品量、期望庫存與產品銷售速率）的函數。這也體現出他是一個決策過程，所以叫決策方程。如何決策決定了函數是什么形式，從而進一步影響水準變量變化速率。

A輔助方程：比如，庫存差額=期望庫存-現有產品量。N初值方程：比如，初始人口總量POP=10000人。C常數方程：比如，人口自然增長率。

DYNAMO還定義了一些函數，如表函數、延遲函數、邏輯函數等等，方便我們建立方程。

P9 將流圖和DYNAMO方程輸入計算機，就可以得到仿真結果。看三個例子。

（二）一級負反饋回路。這里我們假定：決策每次訂貨量為庫存差額的1/5。

（三）簡單庫存控制系統的擴展。不解釋。（W:途中存貨的入庫時間，數值10表示在途中的貨物以每天到達總量的1/10的速率到達。）

第五篇：電力系統仿真模型參數

實驗一：中性點經消弧線圈接地系統A相接地故障實驗

利用MATLAB搭建了小電流接地系統模型。線路采用分布參數模型，其正序參數為：

R0?0.23?R1?0.17?/km，L1?1.2mH/km，C1?9.697nF/km；零序參數：/Y/km，L0?5.48mH/km，C0?6nF/km；變壓器連接方式為：?，110KV/35KV；其中線路1所帶負載為2MVA，線路3所帶負載為5MVA。供電線路總長度為100km，若故障發生在線路的50km處，且在0.02s發生故障，0.04s恢復正常運行（在故障發生器中已設置），由于單相接地故障占到整個系統故障類型的80%以上，所以，仿真以A相接地故障為例進行。仿真模型中系統采樣頻率f?1000KHZ，整個仿真時間為0.06s。

實驗內容：分別做出當過渡電阻為5?、50?、500?時，線路UA、UB、UC以及IA、IB、IC的波形，并分析與所學單相接地故障時的邊界條件是否符合。

注意：

1.實驗報告紙上的實驗器材、實驗步驟、結果分析等內容都要填寫完整，除實驗結果（波形）應另附外，其他都在實驗報告紙上完成。

2.實驗步驟描述模型的搭建過程，以及各個參數數值的大小和設置過

程。

3.4.結果分析要詳細且有說服力。該模型時在MATLAB7.6（MATLABR2008a）中建立的模型，其它低版本的可能打不開，建議同學們采用高版本軟件運行模型。

實驗二：電力系統潮流分析

采用實驗一的模型，進行實驗二，做出：

阻抗依頻特性波形； 發揮部分：采用分析FFT變換特性以及潮流分析部分。注意：實驗報告要求和實驗一一樣，必須嚴格給出實際的仿真步驟以及實驗結果分析。