系统动力学模型软件STELLA上机指导.pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.07M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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STELLA 上机指导目录第 1 章概览、使用、理解本教程 ..................................................................................................................... 1 第 2 章增强型交互式的模型——与模型交流建立理解.................................................................................. 2 2.1 增强型模型背景介绍 ...................................................................................................................................... 2 2.2 增强型模型的概述 .......................................................................................................................................... 4 2.3 开始模拟——最基本情况 .............................................................................................................................. 5 2.4 策略干预.......................................................................................................................................................... 7 2.5 回顾高层结构图 .............................................................................................................................................. 8 第 3 章建立模型——重要的软件机制 ........................................................................................................... 10 3.1 引言................................................................................................................................................................ 10 3.2 结构图（Map）............................................................................................................................................. 10 3.2.1 结构图：高层面（High-Level） .......................................................................................................... 10 3.2.2 建模用的构造模块（Building Block） ................................................................................................ 12 3.3 绘模型图（Mapping）.................................................................................................................................. 14 3.4 建模与模拟 .................................................................................................................................................... 15 3.4.1 建模（第一局） .................................................................................................................................... 15 3.4.2 模拟：（第一局） .................................................................................................................................. 17 3.4.3 建模（第二局） .................................................................................................................................... 20 3.4.4 模拟（第二局） .................................................................................................................................... 21 3.4.5 建模（第三局） .................................................................................................................................... 22 3.4.6 模拟（第三局） .................................................................................................................................... 24 3.4.7 建模（第四局） .................................................................................................................................... 25 3.4.8 模拟（第四局） .................................................................................................................................... 28 3.4.9 对 High-Level 的最后回顾 .................................................................................................................... 28 第 4 章用户界面/模型分析特性——使模型更容易理解与运作................................................................... 30 4.1 创建控制面板 ................................................................................................................................................ 30 4.2 输入方式........................................................................................................................................................ 30 4.2.1 滑动块输入（The Slider）.................................................................................................................... 30 4.2.2 图形输入（GID） ................................................................................................................................. 32 4.2.3 文档存贮器（Documentation Caches） ............................................................................................... 33 4.3 输出方式........................................................................................................................................................ 33 4.4 模型的检讨和分析工具 ................................................................................................................................ 35 I

4.4.1 环/逻辑跟踪键（Loop/Logic Trancing Button）.................................................................................. 35 4.4.2 环薄（Loop Pad）................................................................................................................................. 37 4.4.3 环 ............................................................................................................................................................ 39 4.5 其他有用特征 ................................................................................................................................................ 39 4.5.1 过程框（Process Frames）.................................................................................................................... 39 4.5.2 文本模块（Text Block）....................................................................................................................... 41 4.5.3 画笔（Paint Brash）.............................................................................................................................. 42 第 5 章 STELLA RESEARCH 的特征——控制模型的复杂程度................................................................ 43 5.1 数组变量........................................................................................................................................................ 43 5.2 子模型............................................................................................................................................................ 47 5.3 图的压缩（Space Compression Objects）.................................................................................................... 50 5.4 完成................................................................................................................................................................ 50 第 6 章高级功能 ............................................................................................................................................... 51 6.1 在高层面的过程框（Process Frame）或建模层面的扇区框（Sector Frame）中插入图片或动画的方法 ....................................................................................................................................................................................... 51 6.1.1 向过程框中输入图像 ............................................................................................................................ 51 6.1.2 在过程框中输入动画片 ........................................................................................................................ 52 6.2 建立模型与其他应用软件间的链接 ............................................................................................................ 52 6.2.1 模型作为服务器 .................................................................................................................................... 52 6.2.2 模型作为客户端 .................................................................................................................................... 54 6.2.3 链接数据到数组变量 ............................................................................................................................ 56 6.2.4 DDE 操作的注意事项 ............................................................................................................................ 57 6.3 STELLA 模型与 EXCELL 电子报表之间的动态链接（DDE） ................................................................ 58 第 7 章内置函数 ............................................................................................................................................... 60 7.1 引言................................................................................................................................................................ 60 7.2 测试输入........................................................................................................................................................ 61 7.2.1 PULSE([,,])....................................................................................... 61 7.2.2 RAMP([,]) ..................................................................................................................... 62 7.2.3 STEP(,) .......................................................................................................................... 63 7.3 数学函数........................................................................................................................................................ 64 7.3.1 ABS()................................................................................................................................. 64 7.3.2 DERIVN(,< Order>)................................................................................................................... 64 7.3.3 EXP()................................................................................................................................. 65 7.3.4 INT().................................................................................................................................. 65 II

7.3.5 LOG10() ............................................................................................................................ 65 7.3.6 LOGN() ............................................................................................................................. 65 7.3.7 MAX(,,...) .................................................................................................... 66 7.3.8 MEAN(,,...).................................................................................................. 66 7.3.9 MIN(,,...)...................................................................................................... 66 7.3.10 MOD(,)........................................................................................................... 66 7.3.11 PCT().................................................................................................................................... 66 7.3.12 PI............................................................................................................................................................ 67 7.3.13 ROUND() ........................................................................................................................ 67 7.3.14 SQRT()............................................................................................................................. 67 7.3.15 SUM(,,...)............................................................................................... 67 7.4 三角函数........................................................................................................................................................ 67 7.4.1 ARCTAN()......................................................................................................................... 67 7.4.2 COS()...................................................................................................................................... 68 7.4.3 COSWAVE(,)........................................................................................................ 68 7.4.4 SIN()....................................................................................................................................... 68 7.4.5 SINWAVE(,)........................................................................................................ 69 7.4.6 TAN() ..................................................................................................................................... 69 7.5 逻辑函数........................................................................................................................................................ 69 7.6 统计函数........................................................................................................................................................ 70 7.6.1 EXPRND([,]) ............................................................................................................. 70 7.6.2 MONTECARLO([,])............................................................................................. 71 7.6.3 NORMAL(,[,])....................................................................................................... 71 7.6.4 POISSON([,]) .................................................................................................................... 71 7.6.5 RANDOM(,[,]) ..................................................................................................... 72 7.6.6 非均匀分布样本 .................................................................................................................................... 72 7.7 会计函数........................................................................................................................................................ 72 7.7.1 未来值 FV、周期支付（定期支付）PMT 和现值 PV....................................................................... 72 7.7.2 NPV(,[,]) ........................................................................................................... 74 7.8 离散函数........................................................................................................................................................ 75 7.8.1 CAP() or CAP()...................................................................................................... 75 7.8.2 COOKTIME()............................................................................................................................. 75 7.8.3 DELAY(,[,])..................................................................................... 76 7.8.4 OSTATE()................................................................................................................................... 76 7.8.5 QELEM(,)-or-QELEM(,) .................................................. 76 7.8.6 QLEN()-or-QLEN().............................................................................................. 76 III

7.8.7 TRANSTIME().................................................................................................................... 76 7.9 时间周期函数 ................................................................................................................................................ 77 7.9.1 CTFLOW([,])................................................................................................................ 78 7.9.2 CTMAX([,, ])....................................................................................... 79 7.9.3 CTMEAN([,,])........................................................................................... 80 7.9.4 CTMIN([,,]) ........................................................................................ 81 7.9.5 CTSTDDEV([,,])....................................................................................... 82 7.9.6 CYCLETIME([,,])..................................................................................... 83 7.9.7 THROUGHPUT([,]) ..................................................................................................... 84 7.10 数组函数 ...................................................................................................................................................... 84 7.10.1 ARRAYMEAN().................................................................................................... 85 7.10.2 ARRAYSTDDEV()................................................................................................ 85 7.10.3 ARRAYSUM()....................................................................................................... 86 7.11 特殊函数 ...................................................................................................................................................... 87 7.11.1 CGROWTH()................................................................................................................... 87 7.11.2 Counter(, ) ....................................................................................................................... 88 7.11.3 DT.......................................................................................................................................................... 89 7.11.4 ENDVAL(,[]) .............................................................................................................. 89 7.11.5 FORCST(,,[,]).................................................................................. 89 7.11.6 INIT() or INIT() or INIT()....................................................................... 90 7.11.7 Pause...................................................................................................................................................... 90 7.11.8 Rework() .......................................................................................................................... 91 7.11.9 RUNCOUNT ......................................................................................................................................... 92 7.11.10 SMTH1(,[,])............................................................................... 92 7.11.11 SMTH3(,[,]) ................................................................................ 94 7.11.12 SMTHN(,,[,])........................................................................ 95 7.11.13 Sound() .......................................................................................................................... 96 7.11.14 Starttime............................................................................................................................................... 96 7.11.15 STOPTIME.......................................................................................................................................... 96 7.11.16 SWITCH(,)............................................................................................................. 96 7.11.17 TIME.................................................................................................................................................... 96 7.11.18 Trend(,[,]).................................................................................... 97 第 8 章附录：STELLA 软件的基本操作....................................................................................................... 99 IV

第1章概览、使用、理解本教程本教程是为 STELLA 软件的新用户设计的，提供了对软件基本特征的介绍。这些特征在 “技术文档”中会有更详细的介绍。因为本教程是给 STELLA 基础版和 STELLA RESEARCH 版用户使用的，所以 STELLA 的用户在使用时会发现对话框会有细微的差别。但是，描述的主题与提供的特征是与 STELLA RESEARCH 版本完全一致的。请不要被本教程庞大的内容含量吓住，它是以渐进的方式向读者介绍丰富的内容，整个教程需要数小时才能完成；但由于各章节相对独立，所以读者可以每次阅读一个章节。第 2 章，向读者展示一个“增强型交互式的模型”的例子，它是“人口动态行为”的一个简单的 STELLA 软件模型。这个增强型模型是一个建模的“最终产品”的例子。读者也许只需要理解这个增强型模型，感受 STELLA 软件是如何作为一种工具指导初学者的学习。第 3 章，读者将逐步学习如何建立模型。完成了这个练习后，读者就可以试着扩展这个模型或亲自构造一个新的模型。第 4 章，读者将学到 STELLA 的许多特征：创建用户界面、分析模型的结构和行为。这些特征可以帮助建模人员更有效地建立模型，以及理解模型的输出。第 5 章，RESEARCH 版的用户有机会练习 STELLA 的三个高级特性：数组、子模型、图的压缩（这些特征只有 RESEARCH 版才有）。它们提供了管理模型复杂程度的方法，对有经验的建模者是不可缺少的。当然，初学者也可以从中学到一些技巧。第 6 章，读者可进一步练习高级功能，如在高层的过程框中插入图片或动画，使高层结构图更生动活泼；建立模型与其他应用软件（如 EXCELL 电子报表）之间的链接，实行动态数据交换(DDE)，扩大模型的应用范围。第 7 章，列出全部内置函数的使用方法和例子，方便读者查找和使用。本教程的最后一部分，附录“STELLA 软件的基本操作”，具有快速帮助指南的作用，为 STELLA 中最常用的操作提供了有用的指导。在使用本教程的过程中若需要了解某些特征或功能时，可通过此指南查找解决办法，即方便又节约时间。因此，我们着重推荐它。现在就开始吧！ 1

第2章增强型交互式的模型——与模型交流建立理解 2.1 增强型模型背景介绍 “人口动态行为”在许多社会学和物理学教程中都是关键的内容。从单细胞组织到人类社会，研究生物群增减的动态行为有一个基本的通用结构模型。本教程将探讨一个在森林生态系统中鹿的数量的动态变化。鹿的数量是受食肉动物的数量和食物的供给量调节决定的。在 1900 年，当地牧场主和农场主为保护动物，悬赏 50 美金捕捉威胁鹿的食肉动物。在其后的四十年里，鹿的数量呈一种急速递增然后又锐减的变化趋势，如图 2-1 所示。 1: Deer Population 1: 200000.00 1 1: 100000.00 1 1: 0.00 1 1900.00 1910.00 Graph 2 (Untitled Graph) 1 1920.00 Years 图 2-1 鹿群数量的动态变化 1930.00 1940.00 14:38 在有充足食物的情况下，鹿的数量将会增长，当鹿的数量增长到超过食物供应量后就会导致饥荒，这种模式在自然界中很常见，现在的任务就是调节这个生态系统，使其中的三个成员达到平衡。为了完成这个任务，首先应找到导致如此暴增暴减的原因，然后决定怎样的调节点才是建立平衡最好的杠杆点。如果还没有装 STELLA 软件，现在就应该安装了。一旦装好，找到“TUTORIAL”的子目录，打开子目录找到一个名为 “POPDYNAM.STM ” 的模型。就可以看到一个高层（High-Level）的结构图（图2-2）。如果打开软件只看到空白页，可从File 菜单选择“Close Model” 再打开“POP DYNAM”的模型。 2

High-level Map 图 2-2 鹿的生态系统的高层结构在高层的结构图中的每个过程框（Process Frame）都代表了生态系统中的一个关键“角色” （Actor）：鹿(Deer)、植物(Plant Life)、食肉动物(Predators)。请注意连接箭头的方向，它指示了角色之间的关系。这意味着没有一个角色能单独的生存，都直接或间接地与其他角色发生关系。现在滚动屏幕，直到看到图 2-3。 3

图 2-3 鹿的生态系统模拟器图 2-3 是“控制板”（Control Panel），用它能“驾驭”（Fly）生态系统，试着采取行动保持系统平衡。测试一下你的能力。 2.2 增强型模型的概述在图 2-3 屏幕的上方标题为“管理策略”（Management Policies），标题下有五个滑动输入栏，简称滑动块。这些输入栏可以改动捕捉鹿的数量(deer tags)、捕捉食肉动物的赏金(predator bounty)、食肉动物再引入量(reintroduce predator)、鹿的再引入量(reintroduce deer)以及增加的土地面积(clear land)这五个量。拖拽（点击并保持）图 2-4 捕捉鹿数输入栏上的滑动块向左或向右拖动，可以改变其数量。在拖动时可以注意到该数量也随之改变——这样就可以控制每年人为减少鹿的数量，当然也可以直接向滑动块下方的文本框中输入数量来改变滑动块的数字。如果点击旁边的“？”钮，就会展示“捕捉鹿数量”栏的描述。在完成滑动块的测试工作后，点击“U”会使捕捉鹿的数量恢复到 0。图 2-4 Slider(滑动块) 4

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