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Full Product Details

Author:   Hartmut Bossel
Publisher:   Springer Fachmedien Wiesbaden
Imprint:   Vieweg+Teubner Verlag
Edition:   Softcover reprint of the original 1st ed. 1992
Dimensions:   Width: 15.50cm , Height: 2.10cm , Length: 23.50cm
Weight:   0.623kg
ISBN:  

9783528052423

ISBN 10:   3528052422
Pages:   400
Publication Date:   01 January 1992
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
Availability:   In Print  
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Language:   German

Table of Contents

1 Systeme, Modelle, Modellbildung, Modellverwendung: Ein UEberblick.- 1-1 Aufgaben der Modellbildung und Simulation.- 1-1.1 Warum Modellbildung und Simulation?.- 1-1.2 Warum interessiert das Verhalten dynamischer Systeme?.- 1-1.3 Anwendungen dynamischer Simulationsmodelle.- 1-1.4 Modellbildung und Simulation zur Untersuchung von Entwicklungspfaden.- 1-2 Grundsatzliches zu Systemen.- 1-2.1 Was ist ein System? Systemidentitat, Systemintegritat, Systemzweck.- 1-2.2 Dynamische Systeme, Systemverhalten, Betrachtungszeitraum.- 1-2.3 Systemgrenzen und Systemumwelt, Einwirkungen und Auswirkungen.- 1-2.4 Wie macht sich ein System bemerkbar? Verhalten und Zustand.- 1-2.5 Ein System hat 'Gedachtnis': Zustandsgroessen sind Speichergroessen.- 1-2.6 Die Wirkungsstruktur bestimmt Zustandsanderungen.- 1-2.7 Intern erzeugte Systemdynamik: Die Rolle von Ruckkopplungen.- 1-2.8 Systemverhalten als Mischung aus Eigendynamik und Reaktion auf Umwelt.- 1-2.9 Unabhangige Groessen, die Verhalten bestimmen: System- und Umweltparameter.- 1-2.10 Systeme als Komponenten von Systemen: Teilsysteme und Modularitat.- 1-2.11 Ubergeordnete Systeme: Hierarchien in komplexen Systemen.- 1-2.12 Systemerhaltung und -entfaltung: Regelung, Anpassung, Evolution.- 1-2.13 Akteure in ihrer Umwelt: Verhaltensorientierung.- 1-2.14 Systeme in der Systemumwelt anderer Systeme, Interaktion zwischen Systemen.- 1-2.15 Unberechenbarkeit auch bei determinierten Systemen.- 1-3 Grundsatzliches zu Modellen.- 1-3.1 Modelle fur Verhaltensaussagen: Vorteile und Nachteile.- 1-3.2 Das Modell als beschrankt gultige Abbildung.- 1-3.3 Welches Modell fur welche Fragestellung? Problemstellung und Modellzweck.- 1-3.4 Der Abbildungszweck (Modellzweck) bestimmt die Abbildung.- 1-3.5 Die Alternative: Verhalten nachahmen oder System nachbilden.- 1-3.6 Verhaltensbeschreibung zur Verhaltensnachahmung.- 1-3.7 Systembeschreibung zur Verhaltenserklarung.- 1-3.8 Verhaltensbeschreibende Komponenten in verhaltenserklarenden Modellen.- 1-3.9 Anderer Modellansatz, anderer Datenbedarf.- 1-3.10 Strukturinformation reduziert den Datenbedarf.- 1-3.11 Zukunftsorientierung erfordert Systemverstandnis.- 1-3.12 Zuverlassige Verhaltensaussagen durch strukturtreue Kompaktmodelle.- 1-3.13 Leitwertorientierung zur zuverlassigen Verhaltensabschatzung.- 1-3.14 Wo ist generell strukturtreue Systemmodellierung angebracht?.- 1-3.15 Modellgultigkeit: Wann kann das Modell das Original vertreten?.- 1-3.16 Wissenschaftliche Arbeitsweise und Modellbildung.- 1-3.17 Spektrum dynamischer Systeme und Modelle.- 1-4 Modellentwicklung, Simulation, Verhaltensanalyse und Systemanderung.- 1-4.1 Entwicklung des Modellkonzepts.- 1-4.2 Entwicklung des Simulationsmodells.- 1-4.3 Simulation des Systemverhaltens.- 1-4.4 Analyse des Modellsystems.- 1-4.5 Verhaltensanderung durch Systemanderung.- 1-4.6 Generische Strukturen; Systemzoo.- 2 Vom Wortmodell zum Wirkungsgraph: Zusammenhange, Struktur, Ruckkopplungen.- 2-0 UEberblick.- 2-1 Erstellung des Wirkungsgraphen.- 2-1.1 Arbeitsbeispiel: 'Weltmodell'.- 2-1.2 Zweck des 'Weltmodells'.- 2-1.3 Das Wortmodell.- 2-1.4 Die Modellgroessen.- 2-1.5 Wirkungsbeziehungen.- 2-1.6 Logische Deduktion.- 2-1.7 Der Wirkungsgraph.- 2-2 Qualitative Analyse des Wirkungsgraphen.- 2-2.1 Aussagen mit Hilfe des Wirkungsgraphen.- 2-2.2 Ruckkopplungen.- 2-2.3 Wirkungsmatrix und Quantifizierung.- 2-2.4 Papiercomputer von Vester.- 2-3 Fortpflanzung von Stoerungen im Wirkungsgraphen.- 2-3.1 Ruckkopplungsprozesse und Stabilitat.- 2-3.2 Pulsprozess im Weltmodell.- 2-3.3 Kontinuierliche Zustandsveranderung im Weltmodell.- 2-3.4 Bedeutung der Verhaltensdynamik des Wirkungsgraphen.- 2-4 Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse.- 3 Vom Wirkungsgraph zum mathematischen Modell: Systemgroessen, Funktionen, Prozesse, Quantifizierung.- 3-0 UEberblick..- 3-1 Differenzierung eines Modellkonzepts: Beispiel Weltmodell.- 3-1.1 Differenzierung der Systemgroessen des Weltmodells.- 3-1.2 Teilmodell Bevoelkerungsentwicklung.- 3-1.3 Teilmodell Umweltbelastung.- 3-1.4 Teilmodell Entwicklung des spezifischen Konsums.- 3-1.5 Verkopplung der Teilmodelle.- 3-1.6 Simulationen mit einem einfachen Simulationsprogramm.- 3-1.7 Gultigkeit der Modellformulierung.- 3-2 Systemelemente und Elementarsysteme.- 3-2.1 Differenzierung der Systemelemente.- 3-2.2 Elementares Blockdiagramm eines dynamischen Systems.- 3-2.3 Systemzustand und Zustandsgroessen.- 3-2.4 Einige elementare Systeme und ihr Verhalten.- 3-2.5 Eigenschaften und Verhalten von Zustandsgroessen.- 3-3 Modellentwicklung und dimensionale Analyse.- 3-3.1 Die Bedingung dimensionaler Stimmigkeit als Hilfe bei der Modellentwicklung.- 3-3.2 Modellentwicldung fur das Kreispendel: Modellzweck und Wortmodell.- 3-3.3 Entwicklung des Wirkungsgraphen fur das Kreispendel.- 3-3.4 Groessen, Dimensionen, Zusammenhange beim Kreispendel.- 3-3.5 Modellgleichungen und Simulationsdiagramm fur das Kreispendel.- 3-3.6 Kondensation des mathematischen Modells des Kreispendels.- 3-3.7 Modellentwicklung und dimensionale Analyse im allgemeinen Fall.- 3-3.8 Modellentwicklung zur Dynamik des Fischfangs: Wortmodell und Wirkungsgraph.- 3-3.9 Groessen, Dimensionen, Zusammenhange bei der Fischfangdynamik.- 3-3.10 Modellgleichungen und Simulationsdiagramm zur Fischfangdynamik.- 3-3.11 Kondensation des Fischfangmodells zur generischen Rauber-Beute-Struktur.- 3-3.12 Zustandsgieichungen mit normierten Zustandsgroessen.- 3-3.13 Dimensionslose Zustandsgroessen, normierte Zustande und normierte Zeit.- 3-4 Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse.- 4 Vom mathematischen Modell zur Simulation: Programmierung, Parameter, Zustandspfade und Sensitivitat.- 4-0 Einfuhrung und UEberblick.- 4-1 Simulationsumgebung fur eine Standard-Programmiersprache: SIMPAS.- 4-1.1 UEberblick.- 4-1.2 Verwendung kompilierter SIMPAS-Simulationsprogramme.- 4-1.3 Erstellung eines SIMPAS-Simulationsprogramms bei vorhandenem Modell.- 4-1.4 Interaktives Arbeiten mit SIMPAS.- 4-1.5 Erstellung einer SIMPAS-Modelleinheit.- 4-1.6 Tabellenfunktion TableFunction.- 4-1.7 Verzoegerungsfunktionen Delay 1 und Delay3.- 4-1.8 Testfunktionen Pulse, Step, Ramp, Sin.- 4-1.9 Ereignisse Event.- 4-1.10 Numerische Integration.- 4-1.11 Verwendung von SIMPAS-Funktionen.- 4-2 Simulation der Kreispendeldynamik mit SIMPAS.- 4-2.1 Aufbau des SIMPAS-Modells aus dem Simulationsdiagramm.- 4-2.2 Aufbau des lauffahigen Simulationsprogramms.- 4-2.3 Standardlauf und interaktive Benutzung.- 4-2.4 Parameteranderung.- 4-2.5 Parameterempfindlichkeit.- 4-2.6 Globale Verhaltensuntersuchung.- 4-2.7 Zusammenfassung der Beobachtungen am Kreispendelmodell.- 4-3 Simulation der Fischfangdynamik mit SIMPAS.- 4-3.1 Aufbau des SIMPAS-Modells aus dem Simulationsdiagramm.- 4-3.2 Aufbau des lauffahigen Simulationsprogramms.- 4-3.3 Standardlauf des Fischfang-Modells.- 4-3.4 Verhalten bei Parameteranderungen.- 4-3.5 Modifizierung des Fischfang-Modells fur dichte-unabhangige Fangmenge.- 4-3.6 Simulationsergebnisse fur dichte-unabhangigen Fischfang.- 4-3.7 Gleichgewichtspunkte des Fischfangmodells.- 4-3.8 Zusammenfassung der Beobachtungen am Fischfangmodell.- 4-4 Simulationsumgebung fur graphisch-interaktive Bearbeitung: STELLA.- 4-4.1 UEbersicht uber den STELLA-Ansatz.- 4-4.2 Simulation der Kreispendeldynamik mit STELLA.- 4-4.3 Simulation der Fischfangdynamik mit STELLA.- 4-5 Zusammenfassung der Ergebnisse.- 5 Von der Systemsimulation zur Systemveranderung: Verhaltensbewertung, Szenarien, Optimierung, Regelung.- 5-0 Einfuhrung und UEberblick.- 5-1 Kriterien und Bewertung des Systemverhaltens.- 5-1.1 Orientoren, Indikatoren, Kriterien.- 5-1.2 Systemverhalten und Orientierungstheorie.- 5-1.3 Existenz in der normalen Umwelt.- 5-1.4 Wirksamkeit bei der Beschaffung knapper Ressourcen.- 5-1.5 Handlungsfreiheit im Umgang mit Umweltvielfalt.- 5-1.6 Sicherheit vor Umweltschwankungen.- 5-1.7 Wandlungsfahigkeit zur Anpassung an veranderte Umwelt.- 5-1.8 Berucksichtigung anderer Systeme in der Systemumwelt.- 5-1.9 Leitwerte, Orientierung und Beurteilung von Systemverhalten.- 5-2 Szenarien und Pfadanalyse.- 5-2.1 UEberblick.- 5-2.2 Systemgroessen und Simulationsmodell der Miniwelt.- 5-2.3 Kriterien und Indikatoren der Systementwicklung.- 5-2.4 Szenarienentwurfe und Simulationslaufe.- 5-2.5 Vergleichende Bewertung der Simulationslaufe.- 5-3 Optimierung.- 5-3.1 UEberblick.- 5-3.2 Beschrankungen und Gutekriterien fur die Fischfang-Optimierung.- 5-3.3 Erganzungen des Simulationsmodells fur Optimierungsuntersuchungen.- 5-3.4 Suche nach optimalem Investitionsanteil bei Fischfang ohne Ortungstechnik.- 5-3.5 Suche nach optimalem Investitionsanteil bei Fischfang mit Ortungstechnik.- 5-3.6 Optimierung uber einen Zeitpfad.- 5-4 Stabilisierung und Regelung.- 5-4.1 UEberblick.- 5-4.2 Stabilisierung durch geanderte Systemstruktur: Systemgleichungen.- 5-4.3 Simulationsmodell fur das stabilisierte Pendelsystem.- 5-4.4 Simulationslaufe und Suche nach 'guten' Regelparametern.- 5-5 Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse.- 6 Systemzoo: Simulationsmodelle elementarer dynamischer Systeme.- 6-0 UEberblick und Bearbeitungshinweise.- 6-1 Dynamische Systeme mit einer Zustandsgroesse.- M 101 Einfache Integration.- M 102 Exponentielles Wachstum und Zerfall.- M 103 Exponentielle Verzoegerung.- M 104 Zeitabhangiges exponentielles Wachstum.- M 105 Geburt und Tod: Einfache Bevoelkerungsdynamik.- M 106 UEberlastung eines Speichers.- M 107 Logistisches Wachstum bei konstanter Ernte.- M 108 Logistisches Wachstum mit bestandsabhangiger Ernte.- M 109 Dichte-abhangiges Wachstum (Michaelis-Menten).- M 110 Tagliche Photoproduktion eines Pflanzenbestands.- 6-2 Dynamische Systeme mit zwei Zustandsgroessen.- M 201 Zweifache Integration und exponentielle Verzoegerung.- M 202 UEbergang zwischen zwei Zustanden.- M 203 Linearer Schwinger zweiter Ordnung.- M 204 Eskalation ( Teufelskreis , Spirale ).- M 205 Abhangigkeit.- M 206 Rauber-Beute-System ohne Kapazitatsbegrenzung.- M 207 Rauber-Beute-System mit Kapazitatsgrenze.- M 208 Konkurrenz.- M 209 Tourismus und Umwelt.- M 210 UEbernutzung und Zusammenbruch.- M 211 Waldwachstum.- M 212 Entdeckung und Ausbeutung von Rohstoffen.- M 213 Tragoedie der Allmende.- M 214 Nachhaltige Nutzung erneuerbarer Ressourcen.- M 215 Gestoertes Fliessgleichgewicht: CO2-Dynamik.- M 216 Lagerbestand, Verkauf, Bestellung.- M 217 Produktionszyklus.- M 218 Rotationspendel.- M 219 Schwinger mit Grenzzyklus (van der Pol).- M 220 Bistabiler Schwinger.- M 221 Chaotischer bistabiler Schwinger (Duffing).- 6-3 Dynamische Systeme mit drei bis vier Zustandsgroessen.- M 301 Dreifache Integration und exponentielle Verzoegerung dritter Ordnung.- M 302 Bevoelkerungsdynamik mit drei Generationen.- M 303 Linearer Schwinger dritter Ordnung.- M 304 Miniwelt: Bevoelkerung, Konsum, Umweltbelastung.- M 305 Rauberpopulation mit zwei Beutepopulationen.- M 306 Beutepopulation mit zwei Rauberpopulationen.- M 307 Voegel, Insekten, Wald und Grasland.- M 308 Nahrstoffkreislauf und Pflanzenkonkurrenz.- M 309 Chaotischer Attraktor (Roessler).- M 310 Warme, Wetter und Chaos (Lorenz-System).- M 311 Verkoppelte Dynamos und Chaos.- M 312 Balanzieren eines stehenden Pendels.- 7 Von der Systemdarstellung zum Systemverstandnis: Grundlagen mathematischer Systemanalyse.- 7-0 UEberblick..- 7-1 Zustandsgieichungen dynamischer Systeme.- 7-1.1 Systembegriffe.- 7-1.2 Systemgroessen als Vektoren.- 7-1.3 Allgemeine Zustands- und Verhaltensgleichungen.- 7-1.4 Allgemeines Systemdiagramm fur dynamische Systeme.- 7-1.5 Zustandsberechnung.- 7-1.6 Numerische Integration der Zustandsgieichung.- 7-1.7 Umformung in Zustandsgieichungen 1. Ordnung.- 7-1.8 Umformung einer Differentialgleichung n-ter Ordnung.- 7-1.9 Umformung einer Differenzengleichung n-ter Ordnung.- 7-1.10 Zustandsgieichung und Systemdynamik.- 7-1.11 Linearisierung der Zustandsgieichung; lineare Approximation.- 7-1.12 Stoerungsansatz.- 7-1.13 Approximation durch Taylor-Reihe.- 7-1.14 Linearisierung der Zustandsgieichung: Jacobi-Matrix.- 7-1.15 Gleichgewichtspunkte.- 7-1.16 Gleichgewichtspunkte bei nichtlinearen Systemen.- 7-1.17 Gleichgewichtspunkte kontinuierlicher linearer Systeme.- 7-1.18 Gleichgewichtspunkte diskreter linearer Systeme.- 7-2 Matrizenoperationen fur lineare dynamische Systeme.- 7-2.1 Operationen mit Matrizen und Vektoren.- 7-2.2 Eigenwerte, Eigenvektoren und charakteristische Gleichung.- 7-2.3 Basistransformation.- 7-3 Verhalten und Stabilitat linearer Systeme bei freier Bewegung.- 7-3.1 Form der allgemeinen Loesung der Zustandsgieichung.- 7-3.2 Lineare dynamische Systeme.- 7-3.3 Loesung des homogenen zeitinvarianten diskreten Systems.- 7-3.4 Loesung mit der diagonalen Eigenwertmatrix.- 7-3.5 Loesung des homogenen zeitinvarianten kontinuierlichen Systems.- 7-3.6 Loesung mit dem diagonalem Matrixexponential.- 7-3.7 Stabilitatsbetrachtungen fur lineare Systeme.- 7-3.8 Allgemeine Form, Standardform und Normalform: Umrechnung.- 7-3.9 Verhaltensaquivalente Systeme: Beispiel.- 7-3.10 Verhaltensweisen linearer Systeme.- 7-3.11 Kontinuierliche Systeme.- 7-3.12 Diskrete Systeme.- 7-3.13 Verhalten und Stabilitat eines zweidimensionalen linearen Systems.- 7-3.14 Stabilitatsprufung fur lineare Systeme.- 7-3.15 Anmerkungen zum Verhalten linearer kontinuierlicher Systeme.- 7-4 Verhalten linearer dynamischer Systeme bei erzwungener Bewegung.- 7-4.1 Lineare Systeme und UEberlagerungsprinzip.- 7-4.2 Darstellung aperiodischer Eingangsfunktionen.- 7-4.3 Darstellung periodischer Eingangsfunktionen.- 7-4.4 Loesung der inhomogenen (linearen) Vektorzustandsgieichung.- 7-4.5 Diagonalisierung des Systems und Entkopplung der Eigenvorgange.- 7-4.6 Verhalten bei periodischen Eingangsfunktionen (Frequenzgang).- 7-4.7 Darstellungen des Frequenzgangs.- 7-5 Verhalten und Stabilitat nichtlinearer dynamischer Systeme.- 7-5.1 Stabilitat nichtlinearer Systeme.- 7-5.2 Attraktoren nichtlinearer Systeme.- 7-5.3 Strukturveranderung von Systemen.- 7-5.4 Vergleich linearer und nichtlinearer dynamischer Systeme.- 7-6 Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse.

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