Конспект_моделирование. Моделирование сложных систем
Скачать 88.53 Kb.
|
Этапы моделированияОбычно процесс моделирования включает в себя этапы [161,163]: анализ объекта исследования; построение математической модели; построение алгоритмической модели и ее реализация на ЭВМ; исследование и проверка модели; использование модели; анализ результатов; уточнение, модификация модели, если это необходимо, и возврат к исследуемой системе с новыми знаниями, полученными с помощью моделирования. Перечисленные этапы в значительной степени перекрываются по времени и в зависимости от результатов этапов охвачены многочисленными обратными связями. Анализ объекта исследованияВ основу модели при ее формировании кладутся некоторые первоначальные знания об объекте, закономерности, устанавливающие свойства этого объекта (или класса объектов), его характеристики, особенности связи между составляющими объект, элементами. Получение этих знаний и их уточнение и являются содержанием первого этапа моделирования. Этот этап состоит из следующих фаз [161,163]: 1) постановка цели и задачи моделирования; 2) сбор информации об объекте; 3) выдвижение гипотез и принятие предположений; 4) определение параметров и переменных модели; 5) выбор структуры модели; 6) определение критериев оценки эффективности системы. Любую модель строят в зависимости от цели, которую ставит перед ней исследователь, поэтому одна из основных проблем при моделировании — это проблема целевого назначения. Подобие процесса, протекающего в модели, реальному процессу является не целью, а условием правильного функционирования модели, и поэтому в качестве цели должна быть поставлена задача изучения какой-либо стороны функционирования объекта. На этом этапе дается формулировка задачи исследования системы, определяется масштаб задачи и возможности разбиения ее на подзадачи, решается вопрос о приоритетности решения различных подзадач. Параллельно осуществляется выбор методики решения задачи с учетом имеющихся ресурсов и производится оценка эффективности возможных математических методов и программно-технических средств их решения. Сбор информации об объекте включает уточнение его границ с внешней средой; характеристики среды и внешних воздействий; изучение состава, назначения, внешних и внутренних связей. На этом подэтапе формируется возможно более полное описание объекта: выделяются его элементы, устанавливаются связи между ними, вычленяются существенные для исследования характеристики, выявляются параметры, изменение которых влияет или может влиять на объект. На этом же подэтапе проводятся подготовка априорных данных и анализ имеющихся экспериментальных данных. Описание объекта представляется в виде схем, текстов, формул, таблиц экспериментальных данных. На следующем подэтапе формируются подлежащие последующей проверке гипотезы о закономерностях, присущих изучаемому объекту, о характере влияния на него изменения тех или иных параметров и связей между его элементами. Гипотезы при построении модели системыслужат для заполнения «пробелов» в понимании задачи исследователем. Выдвигаются также гипотезы о возможных результатах моделирования системы, справедливость которых будет проверяться при проведении исследования модели. Предположения предусматривают, что некоторые данные неизвестны или их нельзя получить. Предположения дают возможность провести упрощения модели в соответствии с выбранным уровнем моделирования. Прежде чем перейти к описанию математической модели, необходимо определить параметры системы: входные и выходные переменные, воздействия внешней среды и управляющие воздействия. Чем меньше входных и выходных переменных, тем легче процесс моделирования. Однако, если входных переменных слишком мало, модель может стать неадекватной реальности, если слишком много,— из-за недостаточного объема памяти ЭВМ или сложности вычислительных процедур машинная имитация оказывается нереализуемой. Описание каждого параметра и переменной должно содержать определение и краткую характеристику, символ обозначения и единицу измерения, диапазон изменения, место применения в модели. На следующем подэтапе определяется основное содержание модели и выбирается метод построения модели системы, которые разрабатываются на основе принятых гипотез и предположений. +Для оценки качества процесса функционирования моделируемой системы необходимо выбрать некоторую совокупность критериев оценки эффективности. Эффективность системыможно оценить с помощью интегральных или частных критериев, выбор которых зависит от рассматриваемой задачи. |