Как моделировать системы

Модели систем

Модель «черного ящика». Это самая простая модель. В этой модели не рассматривается внутреннее устройство системы. Рассматриваются только связи между входом и выходом системы. Эти связи можно выразить математически между входными и выходными данными. А по полученной математической зависимости уже судят о внутреннем устройстве объекта. «Черный ящик» можно разбить на несколько «черных ящиков». Определить зависимости выходных данных от входных каждого «черного ящика». Появляется набор взаимосвязанных «черных ящиков».

Функциональная модель. Функциональная модель описывает последовательность действий в системе, необходимых для достижения определенного свойства. В функциональной модели описываются функции, с помощью которых реализуется поставленная цель.

Структурная модель. Структурная модель описывает элементы и связи между ними. В структурной модели описывается характер элемента.

Функциональная и структурная модели дополняют друг друга, но не могут быть совместимы. Из элемента не может следовать функция и наоборот. Каждому элементу приписывается определенная функция, а каждую функцию выполняет определенный элемент.

Структурная и функциональная модель может относиться как к функционирующей системе, так и к нефункционирующей.

Модель, описывающая процесс – называется динамической моделью, а описывающая не процесс – статической моделью.

Динамическая модель описывает зависимость изменения различных свойств системы во времени и начальных и граничных условий, т.е. отображает причинно-следственные связи.

Переходом от структурной модели, отображающей структуру системы, к динамической является функциональная модель.

Одним из частных случаев динамической модели – параметрическая модель, описывающая влияние различных параметров системы друг на друга. Параметрическая модель оказывается ценной для представления развития системы при изменении различных внешних параметров. Параметрическая модель состоит из различных параметров, связанных взаимным влиянием.

Это очень сложный процесс и ответить на него однозначно очень трудно. Можно только выделить несколько этапов при моделировании системы.

Начальный этап. Любое моделирование начинается с определением цели моделирования и четкой постановки задачи. На этом этапе должен стать ясным объект моделирования и тип модели (познавательная или прагматичная модель).

Построение прагматической модели. Сначала формулируется свойство модели, которое необходимо получить. Система представляется как «черный ящик» со входом и выходом. Предполагается, что на входе и что выходе, человек знает. На основе знания входных и выходных параметров необходимо смоделировать внутреннюю структуру «черного ящика». Подбирается функция, которая может реализовать зависимость между входными и выходными параметрами, а потом необходимо выяснить что может реализовать данные функции.

Построение познавательной модели. Построение познавательной модели связано с уже существующей системой. На первом этапе строится структурная модель системы, из нее выводится функциональная модель, а из функциональной – динамическая модель.

Бывает, что нужно изучить естественную систему, образованную без воздействия человека. Первую проблему в данном случае нужно решать – это отделение изучаемой системы от окружающей среды и определение существенного свойства данной системы, которое необходимо моделировать, а для этого необходимо определить компоненты системы, которые реализуют данное свойство. Получается замкнутый круг. Разорвать его можно. Проходя этапы определения существенного свойства, функции реализующие это свойство и компоненты системы, реализующие функцию, несколько раз. Сначала, а потом с конца в начало, получая необходимую информацию со стороны.

Как разделить систему на компоненты, у которых нет четких границ? Для этого можно руководствоваться следующими критериями.

Выделение по однородности, по функциям, по величине потока.

Переход от структурной модели к динамической.

После построения познавательной структурно-функциональной модели можно перейти к динамической модели, которая позволяет рассмотреть объект в динамике и реализовать функцию предсказания.

Дата добавления: 2014-01-06