Моделирование систем

Основные понятия и определения Теории моделирования систем

Введение

Моделирование является одной из главнейших составных частей аппарата системотехники. Ряд этапов развития и внедрения сложная система проходит не в реальном виде в окружающем мире, но в виде модели, сложившейся в уме и взаимодействующей со сложившейся интеллектуальной средой.

Модель есть система, имеющая некоторые идентичные свойства с оригиналом.

Замещение реального объекта моделью с целью получения информации о важнейших свойствах его называется моделированием. Причем получение информации о реальном объекте осуществляется путем проведения экспериментов с его моделью на ЭВМ, АВМ, ЭВМ-АВМ или непосредственно на реальном объекте.

Если эксперименты проводятся на ЭВМ, то их называют машинными экспериментами, а сам процесс проведения экспериментов имитационным моделированием. Если эксперименты проводятся непосредственно на реальном объекте, то такие эксперименты называются натурными экспериментами. Есть эксперименты полунатурные, например, при создании новых самолетов эксперименты проводят с помощью так называемых аэродинамических труб; плазма, полученная в лабораторной установке, может быть моделью при изучении звездного вещества.

Процесс моделирования можно представить в виде цепочки:

«Описательная модель - математическая схема - математическая модель».

Описательная модель формируется на естественном языке. Под понятием «математическая схема» понимают переход от словесного описания системы к формальному представлению процесса и его функционирования в виде некоторой математической модели (аналитической или имитационной). Такой подход позволяет рассматривать математику не как метод расчета, а как метод мышления.

При построении математических моделей процессов функционирования систем существуют следующие основные подходы: непрерывно- детерминированный (например, дифференциальные уравнения); дискретно- детерминированный (конечные автоматы); дискретно– стохастический (вероятностные автоматы); непрерывно–стохастический (системы массового обслуживания); обобщенный или универсальный (агрегативные системы).

При моделировании должны быть рассмотрены три принципа – концепции модели:

- рационализм – аналитические методы на базе фундаментальных наук (математика, физика и т.п.);

- эмпиризм (практика) –экспериментально-статистические методы;

- прагматизм – целенаправленный деловой подход, в бизнесе – инженерный, экономический.

Рассмотрим основные этапы разработки моделей.

Постановка задачи: необходимость решения самой задачи и моделирования системы; выбор метода решения и определение подзадач.

Анализ задачи моделирования системы: выбор критериев эффективности процесса функционирования системы; выбор возможных методов идентификации; предварительный анализ алгоритма модели и результатов моделирования.

Определение требований к исходной информации об объекте моделирования и организация её сбора.

Выдвижение гипотез и принятие предположений.

Определение параметров и переменных модели.

Установление основного содержания модели: на этом этапе выбирается метод построения модели.

Обоснование критериев оценки эффективности системы.

Определение процедур аппроксимации реальных процессов.

Описание концептуальной модели.

Проверка достоверности концептуальной модели.

Составление технической документации.