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建模与仿真。使用磁盘。 (英语) Zbl 0816.93001号

布伦瑞克:Vieweg Verlag;马萨诸塞州韦尔斯利:A K Peters。xvi,484 p.98.00马克,46.00英镑/hc(1994年)。
根据作者的说法,这本书是为所有学科的学生准备的,他们想学习动力学系统的建模和仿真。作为先决条件,只需要学习微分方程、线性代数和矩阵分析或控制系统的第一门课程。作者声称,用于模型开发的系统粒度方法向所有数学背景有限的人开放了这一主题。这本书附带了一个硬盘,其中包括DOS计算机的模拟软件。它是德语原版“Modellbildung und Simulation”的翻译【Vieweg Verlag,第二版(1994);第一版(1992;Zbl 0785.68095号)]。
本书中的方法类似于Forrester的系统动力学,他和他的同事已经成功地将其应用于许多管理和社会系统。由于所需的先决条件是最低的,所以样式非常简单。本书首先在第1章中描述了各种动力学模型、建模和仿真概念。第2章介绍了作为系统分析基础的影响图。在工程文献中,这些被称为框图。第3章介绍了第一个严肃的数学,当讨论状态空间方程并用于分析钟摆和渔业时。第四章叫做行为。其含义是解释如何使用仿真软件求解第3章中生成的模型方程。第五章回顾了选择与设计路径分析、政策分析和制度设计。之前使用的模型、全球模型、钟摆和渔业用于演示这些概念。第6章称为系统动物园,它提供了50个动态系统模型的集合。这些型号也包含在随附的光盘中。第七章,数学系统分析,是最后一章。它总结了书中使用的所有数学技巧。其中大部分是回顾线性技术,但也有一些参考文献涉及非线性系统。
这本书写得很仔细,很透彻,很容易阅读。考虑到适当的受众(不包括数学家和工程师),它很好地满足了作为系统动力学更新版本的目的。它使用了一种非常初级的方法,因此高中数学的读者可以遵循它。它提供了丰富的例子,涵盖生态、经济、物理和行为模型。虽然有更多数学和系统工程背景的人觉得内容太多,但许多示例系统读起来很有趣,可以在应用数学课程中作为示例使用。其他一些为更复杂的数学模型而写的书是[贝尔特拉米《动态建模数学》,学术出版社(1987;Zbl 0625.58012号)]和其中一个[F.E.酒窖《连续系统建模》,Springer Verlag(1991;Zbl 0725.93006号)]。
仿真软件相当初级。作为积分例程,一阶欧拉-柯西被描述为相当合适,而经典的四阶龙格-库塔则更为复杂。考虑到非物理模型的准确性和本书的可能读者,选择积分例程也许是可以辩护的,但当然,在大多数应用中,欧拉的方法应该被禁止,因为它不够准确。经典的龙格库塔(Runge-Kutta)也经过了多次改进。也许目前最流行的是Runge-Kutta-Fehlberg版本。大多数商业软件包都有各种集成例程,包括预测-校正类型。这些都有自动步长调整,本书中没有讨论。另一个超出本书范围的主题是“刚性”微分方程模型的求解。有许多优秀的书籍涵盖微分方程数值积分的主题。一本相当新的书是[J.D.兰伯特《常微分方程的数值方法》,John Wiley(1991;Zbl 0745.65049号)]。
这本书可以大力推荐给那些数学背景薄弱、想使用强大的模拟工具来理解非物理系统的读者。对于应用数学家和工程师来说,模型方法很熟悉,模拟工具太粗糙。

MSC公司:

93-01 与系统和控制理论相关的介绍性说明(教科书、教程论文等)
93A30型 系统数学建模(MSC2010)
93C83号 涉及计算机的控制/观察系统(过程控制等)
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