Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (3-е изд., 2001) (1186218), страница 25
Текст из файла (страница 25)
При использовании пакетов прикладных программ моделирования проводится непосредственная генерация рабочих программ для моделированияконкретного объекта, т. е. программирование модели реализуетсяв автоматизированном режиме.2.9. Проверка достоверности программы. Эта последняя проверкана этапе машинной реализации модели, которую необходимо проводить: а) обратным переводом программы в исходную схему;б) проверкой отдельных частей программы при решении различныхтестовых задач; в) объединением всех частей программы и проверкой ее в целом на контрольном примере моделирования вариантасистемы S.На этом подэтапе необходимо также проверить оценки затратмашинного времени на моделирование. Полезно также получитьдостаточно простую аналитическую аппроксимацию зависимостизатрат машинного времени от количества реализаций, что позволитразработчику модели (заказчику) правильно сформулировать требования к точности и достоверности результатов моделирования.2.10.
Составлевие технической документации по второму этапу.Для завершения этапа машинной реализации модели Мм необходимо составить техническую документацию, содержащую: а) логическую схему модели и ее описание; б) адекватную схему программыи принятые обозначения; в) полный текст программы; г) переченьвходных и выходных величин с пояснениями; д) инструкцию поработе с программой; е) оценку затрат машинного времени намоделирование с указанием требуемых ресурсов ЭВМ.Таким образом, на этом этапе разрабатывается схема моделисистемы S, проводится ее алгоритмизация и программирование101с использованием конкретных программно-технических средств,т.
е. строится машинная модель Мм, с которой предстоит работатьдля получения необходимых результатов моделирования по оценкехарактеристик процесса функционирования системы S (задача анализа) или для поиска оптимальных структур, алгоритмов и параметров системы S (задача синтеза).ЗА ПОЛУЧЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВМОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМНа третьем этапе моделирования — этапе получения и интерпретации результатов моделирования — ЭВМ используется дляпроведения рабочих расчетов по составленной и отлаженной программе. Результаты этих расчетов позволяют проанализироватьи сформулировать выводы о характеристиках процесса функционирования моделируемой системы S.Особенности получения результатов моделирования.
При реализации моделирующих алгоритмов на ЭВМ вырабатывается информация о состояниях процесса функционирования исследуемых систем z(t)eZ. Эта информация является исходным материалом дляопределения приближенных оценок искомых характеристик, получаемых в результате машинного эксперимента, т. е. критериев оценки.Критерием оценки будем называть любой количественный показатель, по которому можно судить о результатах моделированиясистемы.
Критериями оценки могут служить показатели, получаемые на основе процессов, действительно протекающих в системе,или получаемых на основе специально сформированных функцийэтих процессов [4, 29, 35].В ходе машинного эксперимента изучается поведение исследуемой модели М процесса функционирования системы S на заданноминтервале времени [0, 7]. Поэтому критерий оценки является в общем случае векторной случайной функцией, заданной на этом жеинтервале:?(0 = (fc (О, М О , - , ?.('))•Часто используют более простые критерии оценки, напримервероятность определенного состояния системы в заданный моментвремени t*e[Q, 7], отсутствие отказов и сбоев в системе на интервале [0, 7] и т.
д. При интерпретации результатов моделированиявычисляются различные статистические характеристики закона распределения критерия оценки.Рассмотрим общую схему фиксации и обработки результатовмоделирования системы, которая приведена на рис. 3.4. Будемрассматривать гипотетическую модель М, предназначенную дляисследования поведения системы S на интервале времени [О, Т].В общем случае критерием интерпретации результатов моделирова102ния является нестационарный случайный имерный процес q(i), 0<г<Г. Полагаем дляопределенности, что состояние моделируемойсистемы S проверяется каждые At временныхединиц, т. е. используется «принцип At».
Приэтом вычисляют значения q (/ДО, j=0, к, критерия q (t). Таким образом, о свойствах случайного процесса q (t) судят по свойствам случайной последовательности qijAt), j=0, к, или,иначе говоря, по свойствам m-мерного векторавидаq=(q(0),q(At),...,q[(k-l)At],q(T)),m=n(k + l), T=kAt.СПускe*w[sw]1-2-1=0СI=I*IСсс3=0*1U3XHTгЛвыч19ЦГ)111Процесс функционирования системы S наинтервале [0, 7] моделируется Л^-кратно с получением независимых реализаций qt, i— 1, N, вектора q.
Работа модели на интервале [0, 7]называется прогоном модели.На схеме, изображенной на рис. 3.4, обозначено: I=i; J=j; K=k; N==N\ T=t; DT=At;Q=qЦ~ 0PMJQK] ||В общем случае алгоритмы фиксации и статистической обработки данных моделированияHem - . ' 2 'JOB [S (КПсодержат три цикла. Полагаем, что имеетсямашинная модель Мм системы S./BPM[Qk]/Внутренний цикл (блоки 5 — 8) позволяf~ Останов Jет получить последовательность q,(t)=q (jAt),У=0, к в моменты времени /=0, At, 2At, —» Рис. 3.4.
АлгоритмkAt = T. Основной блок 7 реализует процедуру фиксации и обработки результатов модевычисления последовательности q,{t): ВЫЧлирования системы[6/(7)]. Именно в этом блоке имитируетсяпроцесс функционирования моделируемой системы S на интервалевремени [0, 7].Промежуточный цикл (блоки 3 — 10), в котором организуется ЛГ-кратное повторение прогона модели, позволяющее после соответствующей статистической обработки результатов судить обоценках характеристик моделируемого варианта системы.
Окончание моделирования варианта системы S может определяться нетолько заданным числом реализаций (блок 10), как это показано насхеме, но н заданной точностью результатов моделирования.В этом цикле содержится блок 9, реализующий процедуру фиксации103результатов моделирования по i-му прогону модели qt(t): ФРМВнешний цикл (блоки 1 —12) охватывает оба предшествующих цикла и дополнительно включает блоки 1, 2,11,12, управляющие последовательностью моделирования вариантов системы S.Здесь организуется поиск оптимальных структур, алгоритмов и параметров системы S, т.
е. блок 11 обрабатывает результаты моделирования исследуемого k-то варианта системы ОРМ [QK\, блок 12проверяет удовлетворительность полученных оценок характеристикпроцесса функционирования системы qf**(t) требуемым (ведет поиск оптимального варианта системы ПОВ [5 (-£)]). блок 1 изменяетструктуру, алгоритмы и параметры системы S на уровне вводаисходных данных для очередного к-ro варианта системы ВИД[S(K)]. Блок 13 реализует функцию выдачи результатов моделирования по каждомуfc-муварианту модели системы Sk, \. е.
ВРМ[QK\Рассмотренная схема позволяет вести статистическую обработкурезультатов моделирования в наиболее общем случае при нестационарном критерии q(t). В частных случаях можно ограничитьсяболее простыми схемами [22, 29, 37].Если свойства моделируемой системы S определяются значением критерия q (?) в некоторый заданный момент времени, напримерв конце периода функционирования модели t=kAt=T, то обработка сводится к оценке распределения и-мерного вектора q (t) noнезависимым реализациям £<(/), i = l , N, полученным в результатеN прогонов модели.Если в моделируемой системе 5 по истечению некоторого времени с начала работы ;0=&0Д/ установится стационарный режим, тоо нем можно судить по одной, достаточно длинной реализации4i(0 критерия q (0, стационарного и эргодического на интервале[/0, Т\.
Для рассмотренной схемы это означает, что исключаетсясредний цикл (и= 1) и добавляется оператор, позволяющий начатьобработку значений qx (jAt) при j^k0.Другая особенность применяемых на практике методов статистической обработки результатов моделирования связана с исследованием процесса функционирования систем с помощью моделейблочной конструкции. В этом случае часто приходится применятьраздельное моделирование отдельных блоков модели, когда имитация входных воздействий для одного блока проводится на основеоценок критериев, полученных предварительно на другом блокемодели. При раздельном моделировании может иметь место либонепосредственная запись в накопителе реализаций критериев, либоих аппроксимация, полученная на основе статистической обработки104результатов моделирования с последующим использованием генераторов случайных чисел для имитации этих воздействий.Подэтапы третьегоэтапамоделирования.
Прежде чем приступитьк последнему, третьему, этапу моделирования системы, необходимодля его успешного проведения иметь четкий план действий, сводящийся к выполнению следующих основных подэтапов.3.1. Планирование машинного эксперимента с моделью системы.Перед выполнением рабочих расчетов на ЭВМ должен быть составлен план проведения эксперимента с указанием комбинаций переменных и параметров, для которых должно проводиться моделирование системы S.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
