Этапы моделирования сложных систем

Научное направление - автоматизация научного эксперимента.

Другим видом реального моделирования является физическое, отличающееся от натурного тем, что исследование проводится на установках, которые сохраняют природу явлений и обладают физическим подобием.

Физическое моделирование может протекать в реальном и нереальном масштабах времени.

Наибольшую сложность с точки зрения верности получения результатов представляет физическое моделирование в реальном масштабе времени.

С точки зрения математического описания объекта и в зависимости от его характера модели можно разделить на модели аналоговые (непрерывные), цифровые (дискретные), аналого-цифровые (комбинированные).

Под аналоговой моделью понимается подобная модель, которая описывается уравнениями, связывающие непрерывные величины.

Под цифровой моделью понимается модель, которая описывается уравнениями, связывающие дискретные величины, представленные в цифровом виде.

Под аналого-цифровой моделью понимается модель, которая может быть описана уравнениями, связывающие непрерывные и дискретные величины.

Особое место в моделировании занимает кибернетическое моделирование, в котором отсутствует непосредственное подобие физических процессов, происходящих в моделях реальным моделям.

В этом случае стремятся отобразить лишь некоторую функцию и рассмотреть реальный объект как черный ящик, имеющий ряд входов и выходов, и моделируются некоторые связи между входами и выходами.

Чаще всего при использовании кибернетических моделей проводят анализ поведенческой стороны объекта при различных воздействиях внешней среды.

Таким образом в основе кибернетических моделей лежит отражение некоторых информационных процессов управления, что позволяет оценить поведение реального объекта.

Для построения имитационной модели необходимо выделить исследуемую функцию реального объекта, попытаться формализовать эту функцию в виде некоторых операторов связи между входами и выходами, и произвести на имитационной модели данную функцию, причем, на базе совершенно иных математических соотношений и, естественно, иной физической реализации процесса.

Специфика исследовательской работы предопределяет следующие этапы моделирования сложных систем:

- постановка конкретной задачи в терминах, которыми описывают процессы в рассматриваемой системе;

- формализация задачи – построение математической модели рассматриваемой системы на основании сформулированной прикладным специалистом постановки задачи;

- проверка и корректировка модели, выяснение степени адекватности модели и реального объекта с помощью сравнения фактически измеренных (или зарегистрированных ранее) входных или выходных параметров объектов и соответствующих параметров моделей, в случае необходимости выполняются корректировка модели.

- нахождение оптимального решения задачи на основании уточненной модели с помощью того или иного численного метода оптимизации. На этом этапе составляется программа для компьютера, реализующая выбранный алгоритм, и проводится вычислительный эксперимент.

- практическое применение и анализ полученных результатов, придание им необходимой содержательной формы.

Процесс создания концептуальной модели никогда не может быть полностью реализован. Именно в связи с этим говорят, что моделирование не только наука, но и искусство.

Уровни детализации называются стратами, а процесс выделения уровней называется стратификацией.

Построение модели завершается указанием связей между элементами. Связи могут быть вещественные и информационные.

Вещественные связи отражают пути перемещения продукта преобразования от одного элемента к другому.

Информационные связи обеспечивают передачу между элементами управляющих воздействий и информации о их состоянии.

Дата добавления: 2014-01-06