Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 22

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 22)

В результате появляется содержательное описание процес­са, которое представляет собой первую попытку четко изложитьзакономерности, характерные для исследуемого процесса, и поста­новку прикладной задачи. Содержательное описание является ис­ходным материалом для последующих этапов формализации: по­строения формализованной схемы процесса функционирования си­стемы и математической модели этого процесса.

Для моделирова­ния процесса функционирования системы на ЭВМ необходимо пре­образовать математическую модель процесса в соответствующиймоделирующий алгоритм и машинную программу.90Подэтапы первого этапа моделирования. Рассмотрим более под­робно основные подэтапы построения концептуальной моделиМх системы и ее формализации (см. рис. 3.1).1.1. Постановка задачи машинного моделирования системы. Дает­ся четкая формулировка задачи исследования конкретной системыS и основное внимание уделяется таким вопросам, как: а) признаниесуществования задачи и необходимости машинного моделирова­ния; б) выбор методики решения задачи с учетом имеющихсяресурсов; в) определение масштаба задачи и возможности разби­ения ее на подзадачи.Необходимо также ответить на вопрос о приоритетности реше­ния различных подзадач, оценить эффективность возможных мате­матических методов и программно-технических средств их решения.Тщательная проработка этих вопросов позволяет сформулироватьзадачу исследования и приступить к ее реализации.

При этом воз­можен пересмотр начальной постановки задачи в процессе модели­рования.12. Анализ задачи моделирования системы. Проведение анализазадачи способствует преодолению возникающих в дальнейшем тру­дностей при ее решении методом моделирования. На рассматрива­емом втором этапе основная работа сводится именно к проведениюанализа, включая: а) выбор критериев оценки эффективности про­цесса функционирования системы S; б) определение эндогенныхи экзогенных переменных модели М; в) выбор возможных методовидентификации; г) выполнение предварительного анализа содержа­ния второго этапа алгоритмизации модели системы и ее машиннойреализации; д) выполнение предварительного анализа содержаниятретьего этапа получения и интерпретации результатов моделиро­вания системы.1.3.

Определение требований к исходной информации об объектемоделирования и организация ее сбора. После постановки задачимоделирования системы S определяются требования к информации,из которой получают качественные и количественные исходныеданные, необходимые для решения этой задачи. Эти данные помо­гают глубоко разобраться в сущности задачи, методах ее решения.Таким образом, на этом подэтапе проводится: а) выбор необходи­мой информации о системе S и внешней среде Е; б) подготовкааприорных данных; в) анализ имеющихся экспериментальных дан­ных; г) выбор методов и средств предварительной обработки ин­формации о системе.При этом необходимо помнить, что именно от качества исход­ной информации об объекте моделирования существенно зависяткак адекватность модели, так и достоверность результатов модели­рования.1.4.

Выдвижение гипотез и принятие предположений. Гипотезы припостроении модели системы S служат для заполнения «пробелов»91в понимании задачи исследователем. Выдвигаются также гипотезыотносительно возможных результатов моделирования системы S,справедливость которых проверяется при проведении машинногоэксперимента.

Предположения предусматривают, что некоторыеданные неизвестны или их нельзя получить. Предположения могутвыдвигаться относительно известных данных, которые не отвечаюттребованиям решения поставленной задачи. Предположения даютвозможность провести упрощения модели в соответствии с выбран­ным уровнем моделирования. При выдвижении гипотез и принятиипредположений учитываются следующие факторы: а) объем име­ющейся информации для решения задач; б) подзадачи, для которыхинформация недостаточна; в) ограничения на ресурсы времени длярешения задачи; г) ожидаемые результаты моделирования.Таким образом, в процессе работы с моделью системы S воз­можно многократное возвращение к этому подэтапу в зависимостиот полученных результатов моделирования и новой информации обобъекте.1.5.

Определение параметров и переменных модели. Прежде чемперейти к описанию математической модели, необходимо опреде­лить параметры системы hk,k=\, nB, входные и выходные перемен­ные х„ i = l , nx, yj,j=l, лу, воздействия внешней среды vh / = 1 , nv.Конечной целью этого подэтапа является подготовка к построениюматематической модели системы 5, функционирующей во внешнейсреде Е, для чего необходимо рассмотрение всех параметров и пе­ременных модели и оценка степени их влияния на процесс функци­онирования системы в целом. Описание каждого параметра и пере­менной должно даваться в следующей форме: а) определениеи краткая характеристика; б) символ обозначения и единица измере­ния; в) диапазон изменения; г) место применения в модели.1.6. Установление основного содержания модели.

На этом подэтапе определяется основное содержание модели и выбирается методпостроения модели системы, которые разрабатываются на основепринятых гипотез и предположений. При этом учитываются следу­ющие особенности: а) формулировка задачи моделирования систе­мы; б) структура системы S и алгоритмы ее поведения, воздействиявнешней среды Е\ в) возможные методы и средства решения задачимоделирования.1.7.

Обоснование критериев оценки эффективности системы. Дляоценки качества процесса функционирования моделируемой систе­мы 5" необходимо выбрать некоторую совокупность критериевоценки эффективности, т. е. в математической постановке задачасводится к получению соотношения для оценки эффективности какфункции параметров и переменных системы.

Эта функция представ­ляет собой поверхность отклика в исследуемой области измененияпараметров и переменных и позволяет определить реакцию систе­мы. Эффективность системы S можно оценить с помощью интег92ральных или частных критериев, выбор которых зависит от рас­сматриваемой задачи.1.8. Определение процедур аппроксимации. Для аппроксимацииреальных процессов, протекающих в системе S, обычно использу­ются три вида процедур: а) детерминированную; б) вероятностную;в) определения средних значении.При детерминированной процедуре результаты моделированияоднозначно определяются по данной совокупности входных воздей­ствий, параметров и переменных системы 5.

В этом случае отсут­ствуют случайные элементы, влияющие на результаты моделирова­ния. Вероятностная (рандомизированная) процедура применяетсяв том случае, когда случайные элементы, включая воздействиявнешней среды Е, влияют на характеристики процесса функциони­рования системы S и когда необходимо получить информациюо законах распределения выходных переменных. Процедура опреде­ления средних значений используется тогда, когда при моделирова­нии системы интерес представляют средние значения выходныхпеременных при наличии случайных элементов.1.9.

Описание концептуальной модели системы. На этом подэтапепостроения модели системы: а) описывается концептуальная мо­дель М„ в абстрактных терминах и понятиях; б) дается описаниемодели с использованием типовых математических схем; в) прини­маются окончательно гипотезы и предположения; г) обосновывает­ся выбор процедуры аппроксимации реальных процессов при по­строении модели.

Таким образом, на этом подэтапе проводитсяподробный анализ задачи, рассматриваются возможные методы еерешения и дается детальное описание концептуальной модели Мх,которая затем используется на втором этапе моделирования.1.10. Проверка достоверности концептуальной модели. После тогокак концептуальная модель Мх описана, необходимо проверитьдостоверность некоторых концепций модели перед тем, как перейтик следующему этапу моделирования системы S. Проверять до­стоверность концептуальной модели достаточно сложно, так какпроцесс ее построения является эвристическим и такая модельописывается в абстрактных терминах и понятиях.

Один из методовпроверки модели Мж — применение операций обратного перехода,позволяющий проанализировать модель, вернуться к принятымаппроксимациям и, наконец, рассмотреть снова реальные процессы,протекающие в моделируемой системе S. Проверка достоверностиконцептуальной модели Мх должна включать: а) проверку замысламодели; б) оценку достоверности исходной информации; в) рассмот­рение постановки задачи моделирования; г) анализ принятых ап­проксимаций; д) исследование гипотез и предположений.Только после тщательной проверки концептуальной моделиМх следует переходить к этапу машинной реализации модели, таккак ошибки в модели Мж не позволяют получить достоверныерезультаты моделирования.931.11.

Составление технической документации по первому этапу.В конце этапа построения концептуальной модели Мх и ее фор­мализации составляется технический отчет по этапу, который вклю­чает в себя: а) подробную постановку задачи моделирования систе­мы S; б) анализ задачи моделирования системы; в) критерии оценкиэффективности системы; г) параметры и переменные модели систе­мы; д) гипотезы и предположения, принятые при построении моде­ли; е) описание модели в абстрактных терминах и понятиях;ж) описание ожидаемых результатов моделирования системы S.Составление технической документации — обязательное усло­вие успешного проведения моделирования системы S, так как в про­цессе разработки модели большой системы и ее машинной ре­ализации принимают участие на различных этапах коллективы спе­циалистов разных профилей (начиная от постановщиков задач икончая программистами) и документация является средством обес­печения их эффективного взаимодействия при решении доставлен­ной задачи методом моделирования.3.3.

Характеристики

Список файлов книги