Процесс конструирования модели

При конструировании модели любого физического объекта в начале разрабатывается его физическая модель, в которой описывается принцип действия. Затем разрабатывается математическая модель, в которой устанавливаются количественные зависимости между входными и выходными параметрами объекта. На основе математической модели разрабатывается вычислительная модель, представляющая собой программу для ЭВМ. Имея вычислительную модель, можно проводить вычислительный эксперимент - исследование характеристик объекта путём многократного выполнения программы вычислительной модели при разных исходных данных.

Если движение и преобразование информации в рамках вычислительной модели имитирует физические процессы в объекте моделирования, то вычислительный эксперимент называется имитационным моделированием.

Рис.4.1. Схема конструирования модели

 

Итерационный процесс разработки моделирования отражён на рисунке 4.1. Если результаты вычислительного эксперимента радикально не согласуются с результатами физического эксперимента, то выдвигается новая гипотеза физической модели. Если результаты вычислительного эксперимента согласуются с результатами физического эксперимента, но погрешность превышает допустимые нормы, то корректируется математическая модель. Если же процесс моделирования недостаточно робастный и требует от пользователя много трудовых затрат, а от ЭВМ - больших ресурсов, то требуется корректировка вычислительной модели.

При работе с моделью проектировщик задает как входные воздействия, так и внутренние параметры системы, определяющие преобразовательные свойства последней.

Процесс анализа некоторой системы с помощью вычислительной модели изображен на рисунке 4.2.

Математически этот процесс можно представить в виде выражения:

Y =F{X},

где Х - вектор входных воздействий,

т. е. набор числовых значений различных параметров сигналов, поступающих на вход системы;

Y - вектор отклика системы,

т.е. набор числовых значений, характеризующих реакцию системы на заданные входные воздействия;

F - обобщённый оператор, характеризующий процессы преобразования информации в модели.

 

Рис.4.2. Процесс анализа системы с помощью вычислительной модели

 

Определения метода имитационного моделирования

 

Метод имитационного моделирования заключается в создании логико-аналитической (математической модели системы и внешних воздействий), имитации функционирования системы, т.е. в определении временных изменений состояния системы под влиянием внешних воздействий и в поучении выборок значений выходных параметров, по которым определяются их основные вероятностные характеристики. Данное определение справедливо для стохастических систем.

При исследовании детерминированных систем отпадает необходимость изучения выборок значений выходных параметров.

Модель системы со структурным принципом управления представляет собой совокупность моделей элементов и их функциональные взаимосвязи. Модель элемента (агрегата, обслуживающего прибора) - это, в первую очередь, набор правил (алгоритмов) поведения устройства по отношению к выходным воздействиям (заявкам) и правил изменений состояний элемента. Элемент отображает функциональное устройство на том или ином уровне детализации. В простейшем случае устройство может находиться в работоспособном состоянии или в состоянии отказа. В работоспособном состоянии устройство может быть занято, например, выполнение операции по обслуживанию заявки или быть свободным. К правилам поведения устройства относятся правила выборки заявок из очереди; реакция устройства на поступление заявки, когда устройство занято или к нему имеется очередь заявок; реакция устройства на возникновение отказа в процессе обслуживания заявки и некоторые другие.

Имитационное моделирование (ИМ) — это метод исследования, который основан на том, что анализируемая динамическая система заменяется имитатором и с ним производятся эксперименты для получения об изучаемой системе.

Роль имитатора зачастую выполняет программа ЭВМ.
Основная идея метода имитационного моделирования состоит в следующем.

Пусть необходимо определить функцию распределения случайной величины y. Допустим, что искомая величина y может быть представлена в виде зависимости:

y=f(a, b,...., w),

где a, b,...., w случайные величины с известными функциями распределения.

Для решения задач такого вида применяется следующий алгоритм:

1. По каждой из величин a, b,...., w производится случайное испытание, в результате каждого определяется некоторое конкретное значение случайной величины a_i, b_i,...., w_i;

2. Используя найденные величины, определяется одно частное значение y­­­­_i по выше приведённой зависимости;

3. Предыдущие операции повторяются N раз, в результате чего определяется N значений случайной величины y;

4. На основании N значений величины находится её эмпирическая функция распределения.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. F. МОДЕЛИ ОБУСЛАВЛИВАНИЯ АДДИКЦИИ
2. I. СИСТЕТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
3. IDEF1X - методология моделирования данных, основанная на семантике, т.е. на трактовке данных в контексте их взаимосвязи с другими данными.
4. III.5. Анализ урока с учетом закономерностей процесса мышления
5. IV. Политика и гражданское общество. Гармонизация межконфессиональных, межнациональных, миграционных процессов.
6. OLAP-технология и многомерные модели данных
7. V этап. Сестринский анализ эффективности проводимого сестринского процесса.
8. V) Построение переходного процесса исходной замкнутой системы и определение ее прямых показателей качества
9. VI Моделирование рынка и составление прогноза выпуска автомобилей
10. ІІ. Политические процессы в 1980—1990-е гг.
11. Автоматическое регулирование процесса
12. Автоматическое регулирование процесса сварки электронным лучом